(57)【要約】  本発明に係る坩堝（５０）は、被成膜基板に対し蒸着粒子を射出する開口部（５５ａ）と、開口部（５５ａ）に対向する位置に設けられ、開口部（５５ａ）から射出される蒸着粒子を反射する焦点部材（５４ａ）と、焦点部材（５４ａ）によって反射された蒸着粒子を被成膜基板に向けて反射する回転放物面（５５ｂ）とを備える。
2012099012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成膜基板に対し蒸着粒子を射出する開口部を備える坩堝であって、
前記開口部に対向する位置に設けられ、前記開口部から射出された蒸着粒子を反射する第１反射部材と、
前記第１反射部材によって反射された蒸着粒子を前記被成膜基板に向けて反射する第２反射部材とを備え、
前記第２反射部材は、前記被成膜基板に対して凹曲面を有していることを特徴とする坩堝。
【請求項２】
請求項１に記載の坩堝において、
前記凹曲面は、回転放物面であり、
前記第１反射部材は、前記回転放物面の焦点に位置することを特徴とする坩堝。
【請求項３】
請求項１または２に記載の坩堝において、
前記開口部の外周上の任意の部分と、前記凹曲面の前記被成膜基板に最も近い部分のうち前記任意の部分に最も近い部分とを結ぶ直線が、前記第１反射部材と交差することを特徴とする坩堝。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の坩堝において、
前記第１反射部材は、前記開口部側に頂点を有する円錐形状に形成されていることを特徴とする坩堝。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の坩堝において、
前記第１反射部材は、前記開口部に対向する平板形状に形成されていることを特徴とする坩堝。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の坩堝において、
前記開口部の外周から前記第１反射部材側に延びる筒状延長部を備えることを特徴とする坩堝。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の坩堝において、
前記第１反射部材の温度は前記蒸着粒子の気化温度以上であることを特徴とする坩堝。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の坩堝において、
前記第２反射部材の温度は前記蒸着粒子の気化温度以上であることを特徴とする坩堝。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の坩堝を備えることを特徴とする蒸着装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の蒸着装置において、
前記被成膜基板の蒸着膜形成面と対向する位置に、前記坩堝を複数備えることを特徴とする蒸着装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の蒸着装置において、
前記坩堝の第２反射部材と前記被成膜基板との間に、前記被成膜基板に蒸着膜のパターンを形成するための蒸着マスクを備えていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項１２】
請求項９または１０に記載の蒸着装置において、
前記坩堝の第２反射部材と前記被成膜基板との間に、
前記被成膜基板に蒸着膜のパターンを形成するための蒸着マスクと、
前記蒸着粒子の進行方向を前記被成膜基板の法線方向に近づけるための制限板とを備えていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれか１項に記載の蒸着装置において、
前記坩堝に対して前記被成膜基板を相対移動させる移動手段を備えることを特徴とする蒸着装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の蒸着装置において、
前記坩堝は、前記被成膜基板の相対移動方向と前記被成膜基板の法線方向との両方に垂直な方向に沿って複数配置されていることを特徴とする蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被成膜基板に蒸着粒子のパターンを成膜するための坩堝および蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な商品や分野でフラットパネルディスプレイが活用されており、フラットパネルディスプレイのさらなる大型化、高画質化、低消費電力化が求められている。【０００３】
そのような状況下、有機材料の電界発光（Electroluminescence；以下、「ＥＬ」と記す）を利用した有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ表示装置は、全固体型で、低電圧駆動、高速応答性、自発光性等の点で優れたフラットパネルディスプレイとして、高い注目を浴びている。【０００４】
有機ＥＬ表示装置は、例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が設けられたガラス基板等からなる基板上に、ＴＦＴに接続された有機ＥＬ素子が設けられた構成を有している。【０００５】
有機ＥＬ素子は、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子であり、第１電極、有機ＥＬ層、および第２電極が、この順に積層された構造を有している。そのうち、第１電極はＴＦＴと接続されている。また、第１電極と第２電極との間には、上記有機ＥＬ層として、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロッキング層、発光層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層等を積層させた有機層が設けられている。【０００６】
フルカラーの有機ＥＬ表示装置では、一般的に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の発光層を備えた有機ＥＬ素子がサブ画素として基板上に配列形成される。ＴＦＴを用いて、これら有機ＥＬ素子を選択的に所望の輝度で発光させることによりカラー画像表示を行う。【０００７】
有機ＥＬ表示装置を製造するためには、各色に発光する有機発光材料からなる発光層を有機ＥＬ素子ごとに所定パターンで形成する必要がある。また、有機ＥＬ素子ごとにパターン形成が必要ない層については、有機ＥＬ素子で構成される画素領域全面に対して、一括して薄膜形成を行う。【０００８】
発光層を所定パターンで形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、インクジェット法、レーザ転写法が知られている。例えば、低分子型有機ＥＬ表示装置（ＯＬＥＤ）では、真空蒸着法が用いられることが多い。【０００９】
真空蒸着法では、所定パターンの開口が形成されたマスク（シャドウマスクとも称される）が使用される。マスクが密着固定された基板の被蒸着面を蒸着源に対向させる。そして、蒸着源からの蒸着粒子（成膜材料）を、マスクの開口を通して被蒸着面に蒸着させることにより、所定パターンの薄膜が形成される。蒸着は発光層の色ごとに行われる（これを「塗り分け蒸着」という）。【００１０】
下記の特許文献１には、被処理基板に対して蒸着材料を効率よく到達させることができ、かつ、被処理基板に対して蒸着材料が垂直に入射する状態に近づけるための技術が開示されている。【００１１】
図１５は、特許文献１に記載の蒸着装置１００の構成を示す断面図である。蒸着装置１００は、蒸着室１１１内の上方位置に、被処理基板１２０およびマスク１３１を保持する基板ホルダ１１９が配置され、蒸着室１１１内の下方位置に、被処理基板１２０に向けて蒸着粒子を供給する蒸着源１１２が配置された構成である。マスク１３１は、被処理基板１２０の下面側（被成膜面側）の所定位置に重ねられる。【００１２】
蒸着源１１２は、蒸着材料が装填された蒸着用の坩堝１４０を備えている。坩堝１４０は、被処理基板１２０の中心の真下位置に配置されており、被処理基板１２０を固定した状態で蒸着を行う。坩堝１４０は、蒸着材料が装填される加熱容器１４１と、蒸気流を噴出する蒸気流噴出口１４３ａと、蒸気流の放出経路を囲むとともに蒸気流の放出方向に向けて開口する筒状ガイド部材１４２とを備えている。筒状ガイド部材１４２の内周面は、衝突した蒸着粒子を放出方向に向けて反射する放物面からなる飛翔方向制御用凹曲面１４２ｄの焦点位置に蒸気流噴出口１４３ａが配置されている。【００１３】
上記の構成では、加熱容器１４１内で加熱された蒸着材料は、蒸気流噴出口１４３ａから蒸気流となって放出され、被処理基板１２０に堆積する。その際、蒸気流の放出経路は飛翔方向制御用凹曲面１４２ｄで囲まれている。このため、斜め側方に飛翔した蒸着粒子は、飛翔方向制御用凹曲面１４２ｄで反射して被処理基板１２０に向かう。従って、蒸気流は、小さな発散角をもって被処理基板１２０に向かうので、蒸着粒子が蒸着室１１１の内壁に付着することを防止できるので、被処理基板１２０に対して蒸着材料を効率よく到達させることができる。また、被処理基板１２０に対して蒸着粒子が垂直に入射する状態に近づけることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開２００８−１６３３６５号公報（２００８年７月１７日公開）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このような従来の塗り分け蒸着法では、基板が大きくなればそれに伴ってマスクも大型化する必要がある。しかしながら、マスクを大きくすると、マスクの自重撓みや伸びにより、基板とマスクとの間に隙間が生じ易い。しかも、その隙間の大きさは、基板の被蒸着面の位置によって異なる。そのため、高精度なパターンニングを行うのが難しく、蒸着位置のズレや混色が発生して高精細化の実現が困難である。【００１６】
また、マスクを大きくすると、マスクやこれを保持するフレーム等が巨大になってその重量も増加するため、取り扱いが困難になり、生産性や安全性に支障をきたすおそれがある。また、蒸着装置やそれに付随する装置も同様に巨大化、複雑化するため、装置設計が困難になり、設置コストも高額になる。【００１７】
そのため、従来の塗り分け蒸着法では大型基板への対応が難しく、例えば、６０インチサイズを超えるような大型基板に対しては量産レベルで塗り分け蒸着できる方法が実現できていない。【００１８】
上記の問題を解決する方法として、基板よりも小さなシャドウマスクを用い、蒸着源とシャドウマスクを一体化した状態で、シャドウマスクと基板との隙間を一定に保ちながら、その一体化物あるいは基板のいずれかを走査しながら蒸着することで、所定の基板の位置に有機膜をパターン形成する方法（スキャン蒸着法）が考えられる。スキャン蒸着法を用いた蒸着装置について、図１６および図１７を参照して説明する。【００１９】
図１６は、スキャン蒸着法を用いた蒸着装置２００の構成を示す断面図である。蒸着装置２００は、被成膜基板２１０に蒸着粒子の成膜を行う装置であり、マスク２２０、制限板２３０、シャッタ２４０、坩堝２５０を備えている。被成膜基板２１０、マスク２２０、制限板２３０およびシャッタ２４０は、フレーム２６０によって支持されており、坩堝２５０は、支持台２７０に載置されている。【００２０】
より詳細には、被成膜基板２１０は、フレーム２６０の可動支持部２６１に支持されている。可動支持部２６１は、ステッピングモータ、コロおよびギア等で構成される駆動システムによってＸ軸方向（図面手前方向）に移動可能となっている。駆動システムが可動支持部２６１を駆動することにより、被成膜基板２１０はＸ軸方向に移動する。【００２１】
マスク２２０および制限板２３０は、フレーム２６０の固定支持部２６２・２６３にそれぞれ支持されている。【００２２】
シャッタ２４０は、フレーム２６０の可動支持部２６４に支持されている。可動支持部２６４は、可動支持部２６１と同様に、駆動システムによってＸ軸方向に移動可能となっている。駆動システムが可動支持部２６４を駆動することにより、シャッタ２４０はＸ軸方向に移動する。【００２３】
蒸着装置２００の各構成部材は、チャンバ２８０内に収容される。また、真空ポンプ機構２８１によって、チャンバ２８０の内部は真空状態となっている。【００２４】
坩堝２５０は、被成膜基板２１０の移動方向と垂直な方向（Ｙ軸方向）に複数配置されており、加熱ヒータ２５１と、容器２５２とを備えている。容器２５２には、固体または液体の蒸着材料が貯留されている。加熱ヒータ２５１が容器２５２を加熱することにより、蒸着材料は気化して気体の蒸着粒子となる。蒸着粒子は、坩堝２５０の開口部２５３から被成膜基板２１０に向かって射出される。【００２５】
図１７は、被成膜基板２１０、マスク２２０、制限板２３０、シャッタ２４０および坩堝２５０の配置を示す斜視図である。なお、同図では、被成膜基板２１０、マスク２２０、制限板２３０、シャッタ２４０および坩堝２５０を支持する部材は省略されている。【００２６】
被成膜基板２１０は、蒸着時にＸ軸方向に移動（走査）される。一方、マスク２２０および制限板２３０は、固定されている。坩堝２５０の開口部２５３から射出された蒸着粒子は、制限板２３０の開口部２３１およびマスク２２０の開口部２２１を通って被成膜基板２１０に達する。【００２７】
一般に、蒸着粒子はある程度の広がりを持って放射状に射出されるが、制限板２３０の開口部２３１を通ることにより、蒸着粒子の広がりが抑制される。【００２８】
マスク２２０の開口部２２１は、所定の間隔で複数形成されている。これにより、被成膜基板２１０には、複数のストライプ状の成膜パターンが形成される。【００２９】
シャッタ２４０は、蒸着粒子の被成膜基板２１０への到達を制御するために、必要に応じて用いられる。被成膜基板２１０の蒸着不要領域がマスク２２０上を通過しているときに、シャッタ２４０を坩堝２５０と制限板２３０との間に移動させる。これにより、被成膜基板２１０に蒸着粒子が到達しなくなるので、蒸着不要領域への蒸着を防止することができる。【００３０】
ここで上記の構成では、被成膜基板２１０をマスク２２０に対して相対移動させるために、被成膜基板２１０とマスク２２０とは離間している（いわゆるギャップ蒸着法）。そのため、蒸着粒子の流れ（蒸着流）が被成膜基板２１０の成膜面の法線方向に対し斜め方向成分を有している場合、マスク２２０を通過して被成膜基板２１０に到達する蒸着流の角度が斜めとなる。その場合、成膜パターンのボケや成膜位置のズレが生じてしまうおそれがある。その結果、生産歩留まりが低下する、高精細な有機ＥＬパネルを形成することができないといった問題が生ずる。【００３１】
この点、図１５に示す特許文献１の蒸着装置１００では、蒸気流噴出口１４３ａから射出された蒸着流は、ある程度のコリメート化（平行化）が図られているものの、被処理基板１２０の端部に向かうほど、成膜面の法線方向に対して斜め方向に入射する。すなわち、蒸着流は充分にコリメート化されていない。【００３２】
そのため、特許文献１の技術をスキャン蒸着法を用いた蒸着装置２００に適用した場合、蒸着流をコリメート化するために十分に厚い制限板２３０を用いなければ、高精細な成膜パターンを得ることができない。しかしながら、制限板２３０の厚みを大きくすると、制限板２３０の開口部２３１の壁面に付着する蒸着粒子が増加するため、蒸着粒子の利用効率が低下してしまう。【００３３】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、高精度の成膜が可能な坩堝および蒸着装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
上記の課題を解決するために、本発明に係る坩堝は、被成膜基板に対し蒸着粒子を射出する開口部を備える坩堝であって、前記開口部に対向する位置に設けられ、前記開口部から射出された蒸着粒子を反射する第１反射部材と、前記第１反射部材によって反射された蒸着粒子を前記被成膜基板に向けて反射する第２反射部材とを備え、前記第２反射部材は、前記被成膜基板に対して凹曲面を有していることを特徴としている。【００３５】
上記の構成によれば、開口部から射出された蒸着粒子は、第１反射部材によって反射された後、さらに第２反射部材によって被成膜基板に向けて反射される。第１反射部材は開口部に対向する位置に設けられ、第２反射部材は被成膜基板に対して凹曲面を有しているため、第２反射部材によって反射された蒸着粒子は、被成膜基板の法線方向に対して平行または平行に近い状態で流れる。よって、成膜パターンのボケや位置ズレ等のパターン異常が少ない良好な蒸着膜を形成することができる。したがって、高精度の成膜が可能な坩堝を実現することができる。【００３６】
本発明に係る蒸着装置は、上記の坩堝を備えることを特徴としている。【００３７】
上記の構成によれば、高精度の成膜が可能な蒸着装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００３８】
以上のように、本発明に係る坩堝は、被成膜基板に対し蒸着粒子を射出する開口部を備える坩堝であって、前記開口部に対向する位置に設けられ、前記開口部から射出された蒸着粒子を反射する第１反射部材と、前記第１反射部材によって反射された蒸着粒子を前記被成膜基板に向けて反射する第２反射部材とを備え、前記第２反射部材は、前記被成膜基板に対して凹曲面を有している。また、本発明に係る蒸着装置は、本発明に係る坩堝を備えている。したがって、高精度の成膜が可能な坩堝および蒸着装置を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態１に係る蒸着装置の構成を示す断面図である。
【図２】上記蒸着装置の坩堝の容器の構成を示す拡大断面図である。
【図３】図２に示す容器の構成を示す拡大斜視図である。
【図４】図２に示す容器の構成を示す分解斜視図である。
【図５】パラボラ原理を説明するための図である。
【図６】従来の坩堝および実施形態１に係る坩堝における、蒸着粒子の膜厚分布を示すグラフである。
【図７】Ｎ値の導出を説明するための図である。
【図８】Ｎ値の導出を説明するための図である。
【図９】Ｎ値の導出を説明するための図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、焦点部材を支持するための水平支柱の一例を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態２に係る坩堝の容器の構成を示す断面図である。
【図１２】従来の坩堝および実施形態２に係る坩堝における、蒸着粒子の膜厚分布を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施形態３に係る坩堝の容器の構成を示す断面図である。
【図１４】従来の坩堝および実施形態３に係る坩堝における、蒸着粒子の膜厚分布を示すグラフである。
【図１５】従来の蒸着装置の構成を示す断面図である。
【図１６】スキャン蒸着法を用いた蒸着装置の構成を示す断面図である。
【図１７】図１６に示す蒸着装置における、被成膜基板、マスク、制限板、シャッタおよび坩堝の配置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
〔実施形態１〕
本発明の第１の実施形態について図１〜図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００４１】
図１は、本実施形態に係る蒸着装置１の構成を示す断面図である。蒸着装置１は、被成膜基板１０に蒸着粒子の成膜を行う装置であり、マスク２０、シャッタ４０、坩堝５０を備えている。被成膜基板１０、マスク２０およびシャッタ４０は、フレーム６０によって支持されており、坩堝５０は、支持台７０に載置されている。
【００４２】
より詳細には、被成膜基板１０は、フレーム６０の可動支持部６１に支持されている。可動支持部６１は、ステッピングモータ、コロおよびギア等で構成される駆動システムによってＸ軸方向（図面手前方向）に移動可能となっている。駆動システムが可動支持部６１を駆動することにより、被成膜基板１０はＸ軸方向に移動する。
【００４３】
マスク２０は、フレーム６０の固定支持部６３に支持されている。マスク２０には、被成膜基板１０に成膜するパターンに対応する開口が形成されている。なお、被成膜基板１０にベタパターンを形成する場合は、マスク２０を設けなくてもよい。
【００４４】
シャッタ４０は、フレーム６０の可動支持部６４に支持されている。可動支持部６４は、可動支持部６１と同様に、駆動システムによってＸ軸方向に移動可能となっている。駆動システムが可動支持部６４を駆動することにより、シャッタ４０はＸ軸方向に移動する。シャッタ４０は、蒸着時のみ蒸着流の影響範囲から移動させる。
【００４５】
蒸着装置１の各構成部材は、チャンバ８０内に収容される。また、真空ポンプ機構８１によって、チャンバ８０の内部は真空状態となっている。
【００４６】
坩堝５０は、被成膜基板１０の相対移動方向（Ｘ軸方向）と被成膜基板１０の法線方向（Ｚ軸方向）との両方に垂直な方向（Ｙ軸方向）に沿って複数配置されており、加熱ヒータ５１と、容器５２とを備えている。容器５２には、固体または液体の蒸着材料が貯留されている。加熱ヒータ５１が容器５２を加熱することにより、蒸着材料は気化して気体の蒸着粒子となる。これにより、蒸着粒子は、坩堝５０から被成膜基板１０に向かって射出される。
【００４７】
蒸着装置１の坩堝５０以外の各部材は、図１６に示す蒸着装置２００におけるものと同様である。すなわち、蒸着装置１は、蒸着装置２００において、坩堝２５０を坩堝５０に置き換え、制限板２３０を省略した構成である。
【００４８】
蒸着装置１では、坩堝５０からの蒸着粒子が被成膜基板１０にほぼ垂直に入射するようになっている。すなわち、坩堝５０から、被成膜基板１０の法線方向に対しほぼ平行な蒸着流が射出される。そのため、蒸着流のコリメート化のための制限板を設ける必要がない。以下、平行な蒸着流を射出するための構成について、図２〜図４を参照して説明する。
【００４９】
図２は、坩堝５０の容器５２の構成を示す拡大断面図であり、図３は、容器５２の構成を示す拡大斜視図であり、図４は、容器５２の構成を示す分解斜視図である。
【００５０】
容器５２は、蒸着源ユニット５３、第１反射部材ユニット５４および第２反射部材ユニット５５を備えている。これらの３つの部材は、例えばねじ加工により接合される。また、各部材は、温度をそれぞれ独立に調整可能であることが望ましい。
【００５１】
蒸着源ユニット５３は、蒸着材料を貯留するための円筒形容器となっている。
【００５２】
図３および図４に示すように、第１反射部材ユニット５４は、焦点部材５４ａ、鉛直支柱５４ｂ、水平支柱５４ｃおよび環状支持部５４ｄを備えている。
【００５３】
水平支柱５４ｃは、環状支持部５４ｄの中心部を通り内周部分の２箇所を結ぶように形成されている。鉛直支柱５４ｂは、一端が水平支柱５４ｃの中点に接続されており、下方に延びている。鉛直支柱５４ｂの他端は、焦点部材５４ａに接続されている。焦点部材５４ａは、特許請求の範囲に記載の第１反射部材に相当する。
【００５４】
また、第２反射部材ユニット５５は、内部に開口部５５ａおよび回転放物面５５ｂが形成された円筒形部材である。回転放物面５５ｂは、特許請求の範囲に記載の第２反射部材に相当し、被成膜基板１０に対して窪んだパラボラ形状を有している。開口部５５ａは、回転放物面５５ｂの頂点を含む領域に形成されている。
【００５５】
図３に示すように、第１反射部材ユニット５４の環状支持部５４ｄは、第２反射部材ユニット５５の上端外周部分に載置される。このとき、焦点部材５４ａは、開口部５５ａに対向する位置（開口部５５ａの真上）に支持される。より具体的には、焦点部材５４ａは、回転放物面５５ｂの焦点を含む位置に支持される。また、焦点部材５４ａは、開口部５５ａ側に頂点を有する円錐形状に形成されている。
【００５６】
第１反射部材ユニット５４のうち、少なくとも焦点部材５４ａは、蒸着粒子の昇華温度または蒸発温度（すなわち気化温度）よりも高い温度に保たれる。また、回転放物面５５ｂの表面も、蒸着粒子の気化温度よりも高い温度に保たれる。
【００５７】
これにより、図２および図３に示すように、開口部５５ａから射出される蒸着粒子は、焦点部材５４ａによって回転放物面５５ｂに向かって完全弾性反射される。ここで、焦点部材５４ａは、回転放物面５５ｂの焦点を含む位置に支持されているので、焦点部材５４ａによって反射され、さらに回転放物面５５ｂによって反射された蒸着粒子の進行方向は、パラボラ原理により、被成膜基板１０に対してほぼ垂直となる。すなわち、坩堝５０から、被成膜基板１０の法線方向に対しほぼ平行な蒸着流が射出される。
【００５８】
なお、図２および図３に示すように、蒸着粒子は焦点部材５４ａによって反射されるため、回転放物面５５ｂによって反射された蒸着粒子の進行方向が被成膜基板１０の法線方向に対して完全に平行な場合、被成膜基板１０上の焦点部材５４ａに対向する領域には蒸着粒子は到達しない。そのため、当該領域は成膜されない領域となるが、スキャン蒸着放では、被成膜基板１０を相対移動させながら蒸着を行うため、問題とならない。
【００５９】
なお、焦点部材５４ａおよび回転放物面５５ｂは、蒸着粒子を完全弾性反射させるため、熱伝導性が高く、均一に高温化できる材料で形成されることが好ましい。たとえば、焦点部材５４ａおよび回転放物面５５ｂの材料として、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、銅、金、銀、モリブデン、ニッケル等の単体、それらの合金を用いることができる。また、焦点部材５４ａおよび回転放物面５５ｂの表面を、前記材料によるメッキ膜で形成してもよい。
【００６０】
図５は、パラボラ原理を説明するための図である。図中横方向をＹ軸、縦方向をＺ軸とすると、回転放物面をＹＺ平面で切った断面は、下方に凸の放物線となる。ここで、放物線をＺ＝ａＹ２とすると、焦点の座標（Ｙ，Ｚ）は（０、１／（４ａ））となる。
【００６１】
Ｚ軸に平行に入射し、回転放物面で完全弾性反射した蒸着粒子は、すべて焦点を通過する。すなわち、焦点から射出され、回転放物面で完全弾性反射した蒸着粒子の進行方向は、Ｚ軸に平行となる。
【００６２】
図２に示すように、焦点部材５４ａは、開口部５５ａから放出される蒸着粒子が直接被成膜基板１０の方向に放射しないように形成される。すなわち、焦点部材５４ａの最大直径を開口部５５ａの直径よりも充分に大きく形成することにより、開口部５５ａから放出される全ての蒸着粒子が焦点部材５４ａに反射される。また、焦点部材５４ａの位置は回転放物面５５ｂの底部に近いことが好ましい。
【００６３】
焦点部材５４ａは、理論上は小さい方が好ましいが、蒸着材料の蒸着時に開口部５５ａが小さいと目詰まりを起こすことが知られている。そのため、焦点部材５４ａの実用上のサイズは０．５ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。焦点部材５４ａのサイズが大きくなると蒸着流の平行度が低下するが、回転放物面５５ｂのサイズを、焦点部材５４ａのサイズより充分大きくすることで、平行度の低下を抑制可能である。本実施形態では、開口部５５ａの直径を２ｍｍとしている。また、回転放物面５５ｂの最大直径を５０ｍｍとしている。
【００６４】
なお、焦点部材５４ａのサイズを小さくすると、開口部５５ａから射出された蒸着粒子の一部は、焦点部材５４ａによって反射されない。この場合、焦点部材５４ａの最大直径部分の端部と、開口部５５ａの外周上で当該端部に最も近い部分とを結ぶ直線（図２の破線矢印）が、回転放物面５５ｂと交わるように、焦点部材５４ａを形成する。換言すれば、開口部５５ａの外周上の任意の部分と、回転放物面５５ｂの被成膜基板１０に最も近い部分のうち前記任意の部分に最も近い部分とを結ぶ直線が、焦点部材５４ａと交差するように、焦点部材５４ａを形成する。これにより、焦点部材５４ａによって反射されなかった蒸着粒子が、回転放物面５５ｂに衝突せずに被成膜基板１０に達することを防止できる。
【００６５】
続いて、従来の蒸着装置と本実施形態に係る蒸着装置との比較例について説明する。
【００６６】
図６は、従来の坩堝および本実施形態に係る坩堝における、蒸着粒子の膜厚分布を示すグラフである。同図において、太線は、従来の坩堝における蒸着粒子の膜厚分布を示しており、細線は、本実施形態に係る坩堝における蒸着粒子の膜厚分布を示している。
【００６７】
坩堝としては、直径２ｍｍ、長さ２５ｍｍの開口部を有する坩堝を用いた。また、被成膜基板として無アルカリガラス基板を使用し、蒸着材料としてＡｌｑ３を使用した。無アルカリガラス基板と開口部との距離は１２５mmであり、成膜レートを０．１ｎｍ／ｓｅｃとし、チャンバ内の真空度を１０−３Ｐａ以下とした。さらに、無アルカリガラス基板上に中心膜厚が１００ｎｍとなるように成膜し、中心膜厚を１００％として百分率で基板上の膜厚分布を測定した。
【００６８】
実線と破線とを比較すると、破線で示す膜厚分布のほうが、成膜中心からの距離に対する膜厚の減少度合いが、実線で示す膜厚分布よりも大きいことが分かる。すなわち、本実施形態に係る坩堝のほうが、従来の坩堝に比べ、蒸着粒子を被成膜基板の法線方向に対し、より平行に射出している。
【００６９】
なお、膜厚分布は、Ｎ値で評価可能であることが知られている。Ｎ値とは、材料固有の成膜状態（チャンバ内での飛散／拡散状態）を定量的に示す値である。以下、Ｎ値の導出について説明する。
【００７０】
図７および図８に示すように、平面上の点蒸着源を考える場合、その蒸着流密度の分布Φ(α)は、Ｌａｍｂｅｒｔ余弦則によって、
【００７１】
【数１】
2012099012.tif 000003
【００７２】
となる。しかしながら、実際には、蒸着表面が平面でなかったり、開口部の壁などの影響により、分布は制限される。
【００７３】
図７に示す蒸着源直上方向に対する角度αが極端に大きくなく、蒸着源が十分小さい場合は、蒸着源からの、蒸着流密度の分布Φ(α)は、次の式で近似できる。
【００７４】
【数２】
2012099012.tif 000004
【００７５】
従って、例えば半径Ｌ０の球面上における蒸着速度Ｒｓｐ（α）は、蒸着源直上での蒸着速度をＲ０とすると、次式となる。
【００７６】
【数３】
2012099012.tif 000005
【００７７】
これを、被成膜基板上のレートに置き換える場合、距離の増大分ｃｏｓ２αと角度修正分ｃｏｓαｔとが掛けられることになる。
【００７８】
よって、蒸着源直上方向に対する角度αの位置の基板上での、単位面積、単位時間当たりの蒸着量（蒸着速度）Ｒ（α）は、
【００７９】
【数４】
2012099012.tif 000006
【００８０】
となる。ここで、蒸着源そのものの性能がＮ値となる。なお、「＋３」の成分は、幾何成分によるものである。
【００８１】
よって、図９に示すように、蒸着源直上方向に対する角度θの位置の基板上での膜厚をｔ、蒸着源直上の基板上での膜厚をｔ０とすると、Ｎ値は、
【００８２】
【数５】
2012099012.tif 000007
【００８３】
から導出される。
【００８４】
ここで、図６に示す測定結果において、従来の坩堝は、Ｎ値が１．５であるのに対し、本実施形態に係る坩堝は、Ｎ値が１４．０であった。このように、本実施形態に係る坩堝では、被成膜基板における蒸着膜の不要な広がりを大きく抑制することが可能となっている。
【００８５】
続いて、図３および図４に示す水平支柱５４ｃの形状について説明する。水平支柱５４ｃの断面は、蒸着流に影響が出ないように、蒸着流の進行方向に細長い形状であることが好ましい。一方、水平支柱５４ｃの水平方向の厚みを、焦点部材５４ａに温度が伝わる程度の厚みに形成する必要がある。
【００８６】
図１０の（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、水平支柱５４ｃの一例を示す断面図である。いずれの例においても、水平支柱５４ｃの断面は、縦方向（蒸着流の進行方向）に細長く形成されている。
【００８７】
水平支柱５４ｃのサイズに関し、図１０の（ａ）に示す例では、横幅が１ｍｍ、縦幅が５ｍｍとなるように形成している。図１０の（ｂ）および（ｃ）に示す断面形状では、下方に向かってテーパー状に形成されている。蒸着粒子は図面の下方から上方へ流れるが、図１０の（ａ）および（ｂ）に示す例では、水平支柱５４ｃの底面において蒸着粒子を反射して、被成膜基板に向かう蒸着粒子をカットしてしまうため、成膜効率が低下する。
【００８８】
その点、図１０の（ｃ）に示す断面形状では、水平支柱５４ｃにおいて蒸着粒子がほとんど反射されないので、成膜効率の低下を抑制することができる。そのため、図１０の（ａ）〜（ｃ）に示す形態の中では、図１０の（ｃ）に示す形態が最も望ましい。
【００８９】
本実施形態では、蒸着流のコリメート化を図るための制限板を設けていなかったが、蒸着粒子の微小な斜め成分が問題となる場合は、制限板を設けてもよい。制限板を設けた場合であっても、蒸着流は被成膜基板の法線方向に対しほぼ平行であるので、蒸着粒子は制限板にほとんど付着しない。
【００９０】
〔実施形態２〕
本発明の第２の実施形態について図１１および図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００９１】
図１１は、本実施形態に係る坩堝の容器５２’の構成を示す断面図である。容器５２’は、図２に示す容器５２において、第１反射部材ユニット５４を第１反射部材ユニット５４’に置き換えた構成である。第１反射部材ユニット５４’は、第１反射部材ユニット５４において、焦点部材５４ａを焦点部材５４ａ’に置き換えた構成である。
【００９２】
実施形態１に係る焦点部材５４ａは、円錐形状であったが、本実施形態に係る焦点部材５４ａ’は、平板形状となっている。そのため、開口部５５ａから射出される蒸着粒子は、ある程度蒸着源ユニット５３の方へはじき返される。
【００９３】
これにより、実施形態１の構成に比べ、蒸着粒子が放出される量が少なくなるため、成膜レートは低下しやすくなる。しかしながら、焦点部材５４ａ’は、焦点部材５４ａに比べ、形状が簡易であるため、装置コストの低減が可能となる。また、焦点部材５４ａ’の最大直径部分の端部と、開口部５５ａの外周上で当該端部に最も近い部分とを結ぶ直線（図１１の破線矢印）が、回転放物面５５ｂと交わるように、焦点部材５４ａ’が形成されている。このため、本実施形態においても、蒸着流のコリメート化はある程度可能である。
【００９４】
図１２は、従来の坩堝および本実施形態に係る坩堝における、蒸着粒子の膜厚分布を示すグラフである。同図において、太線は、従来の坩堝における蒸着粒子の膜厚分布を示しており、細線は、本実施形態に係る坩堝における蒸着粒子の膜厚分布を示している。使用した坩堝、被成膜基板、蒸着材料などの測定条件は、実施形態１におけるものと同一である。
【００９５】
図１２に示す測定結果において、従来の坩堝は、Ｎ値が１．５であるのに対し、本実施形態に係る坩堝は、Ｎ値が７．６であった。すなわち、本実施形態に係る坩堝においても、被成膜基板における蒸着膜の不要な広がりは抑制できている。
【００９６】
〔実施形態３〕
本発明の第３の実施形態について図１３および図１４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００９７】
図１３は、本実施形態に係る坩堝の容器５２”の構成を示す断面図である。容器５２”は、図２に示す容器５２において、第２反射部材ユニット５５を第２反射部材ユニット５５’に置き換えた構成である。第２反射部材ユニット５５’は、第２反射部材ユニット５５において、さらに筒状延長部５５ｃを設けた構成である。
【００９８】
筒状延長部５５ｃは、開口部５５ａの外周から焦点部材５４ａ側に延びる筒型部材である。すなわち、筒状延長部５５ｃの端部が、蒸着源ユニット５３から供給される蒸着粒子の射出口となる。筒状延長部５５ｃは、純銅部材から筒状に削り出したものにＮｉコートすることで形成可能である。
【００９９】
上記の構成は、実施形態１に比べ、装置構造が若干複雑になるが、蒸着粒子の射出口が焦点部材５４ａにより近接しているので、さらに焦点領域を絞ることが可能となる。このため、焦点部材５４ａおよび回転放物面５５ｂによって反射された蒸着粒子の進行方向を、被成膜基板１０の法線方向に対して、より平行にすることができる。
【０１００】
また、焦点部材５４ａの最大直径部分の端部と、筒状延長部５５ｃの外周上の当該端部に最も近い部分とを結ぶ直線（図１３の破線矢印）が、回転放物面５５ｂと交わるように、焦点部材５４ａを形成する。これにより、焦点部材５４ａによって反射されなかった蒸着粒子が、回転放物面５５ｂに衝突せずに被成膜基板１０に達することを防止できる。
【０１０１】
図１４は、従来の坩堝および本実施形態に係る坩堝における、蒸着粒子の膜厚分布を示すグラフである。同図において、太線は、従来の坩堝における蒸着粒子の膜厚分布を示しており、細線は、本実施形態に係る坩堝における蒸着粒子の膜厚分布を示している。使用した坩堝、被成膜基板、蒸着材料などの測定条件は、実施形態１および２におけるものと同一である。
【０１０２】
図１４に示す測定結果において、従来の坩堝は、Ｎ値が１．５であるのに対し、本実施形態に係る坩堝は、Ｎ値が２０．５であった。すなわち、本実施形態に係る坩堝では、実用上充分なＮ値が得られている。
【０１０３】
〔付記事項〕
上記では、第２反射部材がいずれもパラボラ形状を有していたが、完全にパラボラ形状である必要はなく、パラボラ形状に近い凹曲面であってもよい。
【０１０４】
また、上記では、被成膜基板を相対移動させながら蒸着を行うスキャン蒸着法を用いた例について説明したが、被成膜基板が比較的小さい場合は、被成膜基板を蒸着源に対して相対移動させずに蒸着を行ってもよい。その場合、被成膜基板の蒸着膜形成面と対向する位置に、坩堝を複数備える構成としてもよく、坩堝を一列またはマトリクス状に配置してもよい。また、被成膜基板が小さい場合は、１または少数の坩堝によって蒸着を行ってもよい。
【０１０５】
また上記では、複数の坩堝が、被成膜基板の相対移動方向と被成膜基板の法線方向との両方に垂直な方向に沿って複数配置されていたが、坩堝の配置方向が、被成膜基板の走査方向に垂直な方向から多少ずれていてもよい。
【０１０６】
＜要点概要＞
以上のように、本発明の実施形態に係る坩堝では、前記凹曲面は、回転放物面であり、前記第１反射部材は、前記回転放物面の焦点に位置することが好ましい。
【０１０７】
上記の構成によれば、第２反射部材によって反射された蒸着粒子の進行方向を、被成膜基板の法線方向に対してほぼ平行とすることができる。
【０１０８】
本発明の実施形態に係る坩堝では、前記開口部の外周上の任意の部分と、前記凹曲面の前記被成膜基板に最も近い部分のうち前記任意の部分に最も近い部分とを結ぶ直線が、前記第１反射部材と交差することが好ましい。
【０１０９】
第１反射部材のサイズが小さいと、開口部からの蒸着粒子の一部が、第１反射部材によって反射されることなく、被成膜基板に到達してしまうおそれがある。これに対し、上記の構成によれば、開口部から直接被成膜基板に到達する蒸着粒子をなくすことができるので、蒸着膜のパターンボケや位置ズレを防止することができる。
【０１１０】
本発明の実施形態に係る坩堝では、前記第１反射部材は、前記開口部側に頂点を有する円錐形状に形成されていることが好ましい。
【０１１１】
上記の構成によれば、第１反射部材によって反射された蒸着粒子は、ほとんど第２反射部材に向かい、開口部に戻ることはないので、成膜レートおよび生産性の向上を図ることができる。
【０１１２】
本発明の実施形態に係る坩堝では、前記第１反射部材は、前記開口部に対向する平板形状に形成されていることが好ましい。
【０１１３】
上記の構成によれば、第１反射部材の形状が簡易であるため、装置コストの低減が可能となる。
【０１１４】
本発明の実施形態に係る坩堝では、前記開口部の外周から前記第１反射部材側に延びる筒状延長部を備えることが好ましい。
【０１１５】
上記の構成によれば、蒸着粒子の射出口が第１反射部材により近接しているので、さらに焦点領域を絞ることが可能となる。このため、第１反射部材および第２反射部材によって反射された蒸着粒子の進行方向を、被成膜基板の法線方向に対して、より平行にすることができる。
【０１１６】
本発明の実施形態に係る坩堝では、前記第１反射部材の温度は前記蒸着粒子の気化温度以上であることが好ましい。
【０１１７】
第１反射部材の温度が蒸着粒子の気化温度よりも低い場合、蒸着粒子が第１反射部材に付着し、蒸着流の平行化を図ることが難しくなる。これに対し、上記の構成によれば、蒸着粒子は、第１反射部材に完全弾性衝突し、第１反射部材の衝突面への入射角度と同じ角度で反射されるので、蒸着流の平行化を容易に図ることができる。
【０１１８】
本発明の実施形態に係る坩堝では、前記第２反射部材の温度は前記蒸着粒子の気化温度以上であることが好ましい。
【０１１９】
第２反射部材の温度が蒸着粒子の気化温度よりも低い場合、蒸着粒子が第２反射部材に付着し、蒸着流の平行化を図ることが難しくなる。これに対し、上記の構成によれば、蒸着粒子は、第２反射部材に完全弾性衝突し、第１反射部材の衝突面への入射角度と同じ角度で反射されるので、蒸着流の平行化を容易に図ることができる。
【０１２０】
本発明の実施形態に係る蒸着装置は、上記のいずれかの坩堝を備える。
【０１２１】
上記の構成によれば、高精度の成膜が可能な蒸着装置を実現することができる。
【０１２２】
本発明の実施形態に係る蒸着装置では、前記被成膜基板の蒸着膜形成面と対向する位置に、前記坩堝を複数備えることが好ましい。
【０１２３】
上記の構成によれば、より大型の被成膜基板への成膜に対応することができる。
【０１２４】
本発明の実施形態に係る蒸着装置では、前記坩堝の第２反射部材と前記被成膜基板との間に、前記被成膜基板に蒸着膜のパターンを形成するための蒸着マスクを備えていることが好ましい。
【０１２５】
上記の構成によれば、平行化された蒸着流が蒸着マスクを通過して被成膜基板に到達するので、画素単位の細かいパターンを形成することができる。
【０１２６】
本発明の実施形態に係る蒸着装置では、前記坩堝の第２反射部材と前記被成膜基板との間に、前記被成膜基板に蒸着膜のパターンを形成するための蒸着マスクと、前記蒸着粒子の進行方向を前記被成膜基板の法線方向に近づけるための制限板とを備えていることが好ましい。
【０１２７】
上記の構成によれば、第２反射部材によって反射された蒸着粒子の進行方向がさらに被成膜基板の法線方向に近づくため、蒸着流のさらなる平行化を図ることができる。
【０１２８】
本発明の実施形態に係る蒸着装置では、前記坩堝に対して前記被成膜基板を相対移動させる移動手段を備えることが好ましい。
【０１２９】
特に被成膜基板が大型であると、被成膜基板を静止させて蒸着膜を形成する場合、被成膜基板のサイズとほぼ同じ大きさの蒸着源領域が必要となり、多数の坩堝が必要となり、装置コストが増大するという問題がある。これに対し、上記の構成によれば、被成膜基板をインライン搬送させて蒸着を行うので、坩堝の個数を減らすことができる。これにより、装置コストを低減することができる。
【０１３０】
本発明の実施形態に係る蒸着装置では、前記坩堝は、前記被成膜基板の相対移動方向と前記被成膜基板の法線方向との両方に垂直な方向に沿って複数配置されていることが好ましい。
【０１３１】
上記の構成によれば、坩堝と被成膜基板とのアライメントが容易になる。また、蒸着装置を小型にすることができる。
【０１３２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、有機ＥＬ表示装置の製造における蒸着粒子の蒸着だけでなく、あらゆる被成膜対象への蒸着粒子の蒸着に適用できる。
【符号の説明】
【０１３４】
１      蒸着装置
１０      被成膜基板
２０      マスク（蒸着マスク）
４０      シャッタ
５０      坩堝
５１      加熱ヒータ
５２      容器
５２’    容器
５２”    容器
５３      蒸着源ユニット
５４      第１反射部材ユニット
５４’    第１反射部材ユニット
５４ａ    焦点部材
５４ａ’  焦点部材
５４ｂ    鉛直支柱
５４ｃ    水平支柱
５４ｄ    環状支持部
５５      第２反射部材ユニット
５５’    第２反射部材ユニット
５５ａ    開口部
５５ｂ    回転放物面
５５ｃ    筒状延長部
６０      フレーム
６１      可動支持部
６３      固定支持部
６４      可動支持部
７０      支持台
８０      チャンバ
８１      真空ポンプ機構
【図１】
2012099012.tif 000008
【図２】
2012099012.tif 000009
【図３】
2012099012.tif 000010
【図４】
2012099012.tif 000011
【図５】
2012099012.tif 000012
【図６】
2012099012.tif 000013
【図７】
2012099012.tif 000014
【図８】
2012099012.tif 000015
【図９】
2012099012.tif 000016
【図１０】
2012099012.tif 000017
【図１１】
2012099012.tif 000018
【図１２】
2012099012.tif 000019
【図１３】
2012099012.tif 000020
【図１４】
2012099012.tif 000021
【図１５】
2012099012.tif 000022
【図１６】
2012099012.tif 000023
【図１７】
2012099012.tif 000024
【国際調査報告】
2012099012.tif 000025
2012099012.tif 000026
2012099012.tif 000027
2012099012.tif 000028