(57)【要約】【課題】蒸着物質を蒸発させて被蒸着物に対して蒸着するときに、単位時間当たりの蒸発量を多くできて被蒸着物に対する蒸着レートの高い真空蒸着装置用の蒸着源を提供する。【解決手段】真空チャンバ１内に配置され、固体の蒸着物質Ｍｓを蒸発させて被蒸着物Ｓｗに対して蒸着するための本発明の真空蒸着装置Ｄｍ用の蒸着源ＤＳでは、被蒸着物に向けて蒸発した蒸着物質を噴出する噴出口４１を有する外容器４と、この外容器にその壁面から間隔を置いて内挿されて固体の蒸着物質を収容する内容器５と、内容器内の蒸着物質の加熱を可能とする加熱手段Ｈｔとを備え、内容器が多孔質体で構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内に配置され、固体の蒸着物質を蒸発させて被蒸着物に対して蒸着するための真空蒸着装置用の蒸着源であって、
被蒸着物に向けて蒸発した蒸着物質を噴出する噴出口を有する外容器と、この外容器にその壁面から間隔を置いて内挿されて固体の蒸着物質を収容する内容器と、内容器内の蒸着物質の加熱を可能とする加熱手段とを備え、内容器が多孔質体で構成されることを特徴とする真空蒸着装置用の蒸着源。
【請求項２】
請求項１記載の真空蒸着装置用の蒸着源であって、前記外容器が鉛直方向上面を開口した坩堝で構成されるものにおいて、
前記内容器は、上面を開口した有底筒状の輪郭を有し、その外下壁に脚片が設けられることを特徴とする真空蒸着装置用の蒸着源。
【請求項３】
前記内容器は、所定の気孔率を持つカーボン系材料で構成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の真空蒸着装置用の蒸着源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空チャンバ内に配置され、固体の蒸着物質を蒸発させて被蒸着物に対して蒸着するための真空蒸着装置用の蒸着源に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば有機ＥＬ素子の製造工程においては、真空雰囲気中で基板などの被蒸着物に対して、α−ＮＰＤなどの固体の蒸着物質（有機材料）を蒸発させて被蒸着物表面に所定の薄膜を蒸着する工程があり、この蒸着工程には真空蒸着装置が広く利用されている。このような真空蒸着装置に用いられる蒸着源は例えば特許文献１で知られている。このものは、鉛直方向上面を開口した坩堝と、坩堝を加熱する誘導コイルなどの加熱手段とを備える（従来技術の欄、参照）。
【０００３】
上記従来例の蒸着源にて、坩堝内に例えば粉末状の蒸着物質を充填し、真空雰囲気中で加熱手段により坩堝を加熱すると、坩堝内の蒸着物質が融解した後、気化するが、坩堝の上面開口を臨む液面からしか蒸着物質は気化しない。結果として、同一の圧力下での単位時間当たりの蒸発量が少なくて被蒸着物に対する蒸着レートが低い（つまり、生産性が低い）という問題がある。この場合、坩堝の加熱温度を高くすることが考えらえるが、利用する蒸着物質（有機材料）によっては、加熱温度を高くすると、蒸着源にて蒸着物質が分解してしまい、素子の性能を決める所望の膜質を持つ薄膜を蒸着できない。このことから、真空蒸着装置の蒸着源として、比較的低い温度で高い蒸着レートが得られるものの開発が近年求められるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑み、蒸着物質を蒸発させて被蒸着物に対して蒸着するときに、単位時間当たりの蒸発量を多くできて被蒸着物に対する蒸着レートの高い真空蒸着装置用の蒸着源を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、真空チャンバ内に配置され、固体の蒸着物質を蒸発させて被蒸着物に対して蒸着するための本発明の真空蒸着装置用の蒸着源は、被蒸着物に向けて蒸発した蒸着物質を噴出する噴出口を有する外容器と、この外容器にその壁面から間隔を置いて内挿されて固体の蒸着物質を収容する内容器と、内容器内の蒸着物質の加熱を可能とする加熱手段とを備え、内容器が多孔質体で構成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、蒸着源の内容器内に例えば粉末状とした蒸着物質を充填し、真空雰囲気中で例えば外容器を加熱手段により加熱すると、外容器からの輻射熱で内容器が加熱され、この加熱された内容器からの伝熱で内容器内の蒸着物質が融解していく。このとき、内容器が多孔質体で構成されているため、融解した蒸着物質が内容器の空孔に含浸し、この含浸したものが外容器からの輻射熱で気化し、この気化した蒸着物質が、外容器の内壁面と内容器の外壁面との間の空間のコンダクタンスにより当該空間を経て外容器の噴出口へと導かれて、この噴出口から被蒸着物に向けて飛散されるようになる。
【０００８】
このように本発明では、外容器の噴出口を臨む内容器の液面から気化するものに、内容器の壁面（壁面の空孔等）から気化したものが加わることで、蒸着物質の蒸発量を上記従来例のものと比較して飛躍的に増加させることができ、被蒸着物に対する蒸着レートを高くすることができる。その結果、本発明の真空蒸着装置用の蒸着源は、低い加熱温度でも高い蒸着レートが得られる。なお、内容器と外容器との間の隙間は、外容器からの輻射により効率よく加熱できる一方で、空孔に含浸したものを効率よく気化できるように、１ｍｍ〜３０ｍｍの範囲に設定される。
【０００９】
本発明において、前記外容器が鉛直方向上面を開口した坩堝で構成されるような場合、前記内容器は、上面を開口した有底筒状の輪郭を有し、その外下壁に脚片が設けられることが好ましい。これによれば、脚片側を下にして内容器を坩堝内に挿入し、その脚片を坩堝の内底壁に当接させるだけで、坩堝内に内容器を簡単にセットでき、この状態では、坩堝の内側壁と内容器の外側壁との間の空間（第１空間）に加えて、坩堝の内底壁と内容器の外底壁との間にも、気化した蒸着物質が通過する空間（第２空間）を画成する一定の隙間が形成されることで（言い換えると、内容器の外底壁の空孔からも、気化した蒸着物質を放出させることができることで）、より一層蒸発量を増加させることができ、有利である。この場合、坩堝の内側壁または内容器の外側壁の少なくも一方に複数のスペーサ部材を設けておけば、内容器を設置するだけで、上記第１空間を画成する一定の隙間が形成されるように坩堝内に内容器を同心に位置決めでき、有利である。
【００１０】
本発明において、内容器は、所定の気孔率を持つカーボン系材料、例えばグラファイトで構成されていれば、内容器内の蒸着物質が融解したとき、融解した蒸着物質を内容器の空孔に含浸させ、その後に外容器からの輻射熱で気化させる構成を実現できる。内容器の気孔率は、例えば利用する蒸着物質が融解したときの粘度に応じて適宜設定される。なお、融解した蒸着物質が内容器の空孔に含浸したときに、その一部が滲み出して外容器の内底壁に落下しても、この滲み出て内容器の外壁に留まるものや外容器の内底壁に落下したものは、外容器からの輻射や伝熱で速やかに気化するので、特段の問題は生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態の蒸着源を備える真空蒸着装置を模式的に示す断面図。（ｂ）は、蒸着源を分解して説明する断面図。
【図２】本発明の蒸着源から蒸着物質の飛散の様子を示す部分拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、被蒸着物を矩形の輪郭を持つ所定厚さのガラス基板（以下、「基板Ｓｗ」という）、蒸着物質を加熱により蒸発（液相を経て気化）する固体の有機材料Ｍｓとし、基板Ｓｗの一方の面に所定の薄膜を蒸着する場合を例に本発明の真空蒸着装置用の蒸着源の実施形態を説明する。以下において、「上」、「下」といった方向を示す用語は、真空蒸着装置の設置姿勢を示す図１を基準にする。
【００１３】
図１及び図２を参照して、Ｄｍは、本実施形態の蒸着源ＤＳを備える真空蒸着装置である。真空蒸着装置Ｄｍは、真空チャンバ１を備え、真空チャンバ１には、特に図示して説明しないが、排気管を介して真空ポンプが接続され、所定圧力（真空度）に真空排気して真空雰囲気を形成できるようになっている。また、真空チャンバ１の上部には基板搬送装置２が設けられている。基板搬送装置２は、蒸着面としての下面を開放した状態で基板Ｓｗを保持するキャリア２１を有し、図外の駆動装置によってキャリア２１、ひいては基板Ｓｗを真空チャンバ１内の一方向に所定速度で搬送するようになっている。基板搬送装置２としては公知のものが利用できるため、これ以上の説明は省略する。
【００１４】
基板搬送装置２によって搬送される基板Ｓｗと蒸着源ＤＳとの間には、板状のマスクプレート３が設けられている。本実施形態では、マスクプレート３は、基板Ｓｗと一体に取り付けられて基板Ｓｗと共に基板搬送装置２によって搬送されるようになっている。なお、マスクプレート３は、真空チャンバ１に予め固定配置しておくこともできる。マスクプレート３には、板厚方向に貫通する複数の開口３１が形成され、これら開口３１がない位置にて、蒸発した有機材料Ｍｖの基板Ｓｗに対する蒸着範囲が制限されることで所定のパターンで基板Ｓｗに成膜（蒸着）されるようになっている。マスクプレート３としては、インバー、アルミ、アルミナやステンレス等の金属製の他、ポリイミド等の樹脂製のものが用いられる。そして、真空チャンバ１の底面には、基板Ｓｗに対向させて本実施形態の蒸着源ＤＳが設けられている。
【００１５】
蒸着源ＤＳは、本実施形態の外容器を構成する坩堝４を有する。坩堝４は、鉛直方向上面を開口した有底筒状の輪郭を有し、モリブデン、チタン、ステンレスやカーボンなどの熱伝導が良く、高融点の材料から形成されている。この場合、本実施形態において、坩堝４の上面開口４１が、蒸発した有機材料Ｍｖの噴出口を構成する。坩堝４の周囲には、シースヒータやランプヒータ等の公知のものからなる加熱手段Ｈｔが設けられている。そして、坩堝４に、本実施形態の内容器を構成する筒状体５が内挿される。筒状体５は、熱伝導が良く且つ高融点の材料製の多孔質体、具体的には、複数の空孔５ａを有して所定の気孔率を持つカーボン系材料、例えばグラファイトで構成され、有底筒状の輪郭を持つように形成されている。筒状体５の気孔率は、例えば、蒸着に利用される有機材料Ｍｓが融解したときの粘度に応じて適宜設定され、有機材料Ｍｓがα−ＮＰＤの場合、２０〜４０％の範囲に設定される。
【００１６】
筒状体５の外底壁（外下壁）５１には、棒状の脚片５２が間隔を存して複数立設されている。また、筒状体５の外周壁５３には、棒状のスペーサ部材５４が坩堝４から同一の高さ位置でかつ周方向に間隔を存して複数立設されている。大気圧下の真空チャンバ１内で坩堝４に筒状体５を設置する場合、坩堝４の上面開口４１に、筒状体５をその脚片５２側から挿入し、各スペーサ部材５４を、坩堝４の内周面４３に沿って摺動させながら筒状体５を下方に移動させる。そして、各脚片５２が坩堝４の内底面４２に当接すると、坩堝４に筒状体５が同心に位置決め設置され、その後に、筒状体５に固体の有機材料Ｍｓが充填される。この状態では、坩堝４の内周面４３と筒状体５の外周壁５３との間に、スペーサ部材５４の長さに相当する隙間Ｗ１からなる第１空間６ａが画成され、これに加えて、坩堝４の内底面４２と筒状体５の外底壁５１との間に、脚片５２の長さに相当する隙間Ｗ２からなる第２空間６ｂが画成される。このように、脚片５２側を下にして筒状体５を坩堝４内に挿入し、その脚片５２を坩堝４の内底面４２に当接させるだけで、坩堝４内に筒状体５を簡単に同心に位置決めしてセットでき、有利である。
【００１７】
脚片５２やスペーサ部材５４の長さは、真空チャンバ１を真空雰囲気とした状態で加熱手段Ｈｔにより坩堝４を加熱したとき、この坩堝４からの輻射により効率よく加熱できる一方で、第１空間６ａ及び第２空間６ｂのコンダクタンスにより、後述するように筒状体５の壁面５１，５３や空孔５ａから気化したものが第１空間６ａ及び第２空間６ｂを経て坩堝４の上面開口４１へと効率よく導くことができるように、１ｍｍ〜３０ｍｍの範囲に設定される。本実施形態の蒸着源ＤＳでの蒸着に用いられる有機材料Ｍｓとしては、α−ＮＰＤなどが挙げられ、粉末状にしたものが筒状体５の上面開口から充填されるようになっている。
【００１８】
ここで、上記従来例の蒸着源にて、坩堝内に例えば粉末状の蒸着物質を充填し、真空雰囲気中で加熱手段により坩堝を加熱すると、坩堝内の蒸着物質が融解した後、気化するが、坩堝の上面開口を臨む液面からしか蒸着物質は気化しない。結果として、同一の圧力下での単位時間当たりの蒸発量が少なくて被蒸着物に対する蒸着レートが低い（つまり、生産性が低い）という問題がある。それに対して、本実施形態の蒸着源ＤＳでは、真空雰囲気中で基板Ｓｗに有機材料Ｍｖを蒸着する場合、加熱手段Ｈｔにより坩堝４を加熱すると、図２に示すように、坩堝４からの輻射熱で筒状体５が加熱され、この加熱された筒状体５から伝熱で固体の有機材料Ｍｓが融解して液相になる。このとき、筒状体５が多孔質体で構成されているため、融解した液体の有機材料Ｍｌが筒状体５の各空孔５ａに含浸し、この含浸したもの（各空孔５ａから滲み出て筒状体５の壁面５１，５３に留まるものを含む）が坩堝４からの輻射熱で気化し、この気化した有機材料Ｍｖが、坩堝４の内周面４３と筒状体５の外周壁５３との間の第１空間６ａや、坩堝４の内底壁４２と筒状体５の外底壁５１との間の第２空間６ｂのコンダクタンスによりこれらの第１及び第２の各空間６ａ，６ｂを経て坩堝４の上面開口４１へと導かれて、基板Ｓｗに向けて飛散されるようになる。
【００１９】
このように本実施形態では、坩堝４の上面開口４１を臨む筒状体５の液面から気化するものに、筒状体５の壁面５１，５３や空孔５ａから気化したものが加わることで、その蒸発量を上記従来例のものと比較して飛躍的に増加させることができ、基板Ｓｗに対する蒸着レートを高くすることができる。その結果、本実施形態の蒸着源ＤＳは、低い加熱温度でも高い蒸着レートが得られる。ここで、本発明者の実験によれば、有機材料Ｍｓをα−ＮＰＤとし、また、内容器としての筒状体５を気孔率が３５％のグラファイト製とした場合、上記従来例のものと比較して約２倍の蒸着レートが得られることが確認された。なお、加熱手段Ｈｔにより坩堝４を加熱することで、融解した有機材料Ｍｌが筒状体５の空孔５ａに含浸したときに、その一部が滲み出ても、この滲み出て筒状体５の壁面５１，５３に留まるものや坩堝４の内底壁４２に落下したものは、坩堝４からの輻射や伝熱で速やかに気化するので、特段の問題は生じない。
【００２０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。上記実施形態では、内容器を構成する多孔質体としてカーボン系の材料、例えばグラファイトを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、ＳｉＣ等を利用することができる。また、上記実施形態では、外容器として、上面を開口した坩堝４で構成するものを例に説明したが、第１空間６ａ及び第２空間６ｂのコンダクタンスを調整するために、坩堝４の上面に、少なくとも１本の噴射ノズルを設けた蓋体を装着するようにしてもよい。この場合、外容器としては、特に図示して説明しないが、収容箱の上面に噴射ノズルを列設したもの（所謂ラインソース）を用いることもできる。
【符号の説明】
【００２１】
ＤＳ…真空蒸着装置用の蒸着源、Ｄｍ…真空蒸着装置、Ｍｓ…固体の有機材料（固体の蒸着物質）、Ｍｌ…融解した有機材料（蒸着物質）、Ｍｖ…気化した有機材料（蒸発した蒸着物質）、１…真空チャンバ、４…坩堝（外容器）、４１…上面開口（噴出口）、５…筒状体（内容器）、５１…筒状体の外底壁（内容器の外下壁）、Ｈｔ…ヒータ（加熱手段）、Ｓｗ…基板（被蒸着物）。
【図１】
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【図２】
2020190012.tif 000004