(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発容器内に充填された蒸着材料を蒸発させて蒸着容器内に保持された基板に蒸着させる蒸着装置であって、
上記蒸発容器を保持して冷却する容器保持手段と、上記蒸発容器内に充填された蒸着材料の上面部分を加熱部により加熱する加熱手段と、上記蒸発容器内の蒸着材料の上面位置を検出し得る上面検出手段とを具備し、
上記容器保持手段を、上記蒸発容器の底部を支持する載置部と、上記蒸発容器の側部を覆うとともに少なくとも加熱部が上方に取り付けられた外周部とから構成し、
この載置部または外周部を上下に昇降させる昇降手段を設け、
且つ上面検出手段にて検出された上面位置に基づき上記昇降手段を制御して上記加熱部と蒸発容器内の蒸着材料の上面位置とを所定距離に維持する制御手段を設け、
加熱部を、蒸発容器側に光を照射する光照射器と、この光照射器から蒸発容器とは反対側に照射される光を蒸発容器側に反射させる反射板とから構成し、
且つ上記蒸発容器の構成材料として、上記光照射器からの光を透過させ得る透過性材料を用い、
容器保持手段に、冷却媒体を通過させて蒸発容器内に充填された蒸着材料の側部および底部を冷却する冷却媒体通路を設けたことを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】
上面検出手段が、外周部の上端に設けられたレーザセンサであり、
レーザセンサを、蒸発容器にレーザを発射する発射体と、この発射体からのレーザであって蒸発容器を通過したものを検知する検知体とから構成することを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば基板の表面に金属材料、有機材料などの蒸着材料を蒸着させるための蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイなどの製造には、例えばガラス基板の表面に、金属材料、有機材料などの蒸着材料を蒸着させて薄膜を形成するが、通常、蒸着材料はるつぼで加熱され、この蒸発した蒸発材料は真空容器内に導かれるとともに当該真空容器内に配置された被蒸着部材の表面に放出されて蒸着が行われている。
【０００３】
このような蒸着に用いられる蒸着装置では、蒸着材料を入れたるつぼ全体を、長時間に亘って加熱するものであった（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した蒸着装置を、ディスプレイなどの量産で連続運転に用いる場合には、さらに長時間（１週間程度）有機材料を高温にする必要がある。しかし、有機材料は熱劣化を起こしやすく、長時間高温にされることで材料分解が生ずる。したがって、上述した蒸着装置は、連続運転に用いる場合に製造したディスプレイなどが所定の性能を発揮できないおそれがあり、量産には適さないものであった。
【０００６】
そこで本発明では、連続運転しても、蒸着材料の劣化を防止することで、蒸着膜の品質低下を防止できる蒸着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
蒸発容器内に充填された蒸着材料を蒸発させて蒸着容器内に保持された基板に蒸着させる蒸着装置であって、
上記蒸発容器を保持して冷却する容器保持手段と、上記蒸発容器内に充填された蒸着材料の上面部分を加熱部により加熱する加熱手段と、上記蒸発容器内の蒸着材料の上面位置を検出し得る上面検出手段とを具備し、
上記容器保持手段を、上記蒸発容器の底部を支持する載置部と、上記蒸発容器の側部を覆うとともに少なくとも加熱部が上方に取り付けられた外周部とから構成し、
この載置部または外周部を上下に昇降させる昇降手段を設け、
且つ上面検出手段にて検出された上面位置に基づき上記昇降手段を制御して上記加熱部と蒸発容器内の蒸着材料の上面位置とを所定距離に維持する制御手段を設け、
加熱部を、蒸発容器側に光を照射する光照射器と、この光照射器から蒸発容器とは反対側に照射される光を蒸発容器側に反射させる反射板とから構成し、
且つ上記蒸発容器の構成材料として、上記光照射器からの光を透過させ得る透過性材料を用い、
容器保持手段に、冷却媒体を通過させて蒸発容器内に充填された蒸着材料の側部および底部を冷却する冷却媒体通路を設けたものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る蒸着装置は、請求項１に記載の蒸着装置において、上面検出手段が、外周部の上端に設けられたレーザセンサであり、
レーザセンサを、蒸発容器にレーザを発射する発射体と、この発射体からのレーザであって蒸発容器を通過したものを検知する検知体とから構成するものである。
【発明の効果】
【００１０】
上記蒸着装置によると、蒸発容器内の蒸着材料が蒸発して蒸着材料の上面位置が低下しても、昇降手段および制御手段により加熱部と蒸着材料の上面位置とを常に所定距離に維持することで、加熱部により蒸着材料の上面が加熱されるとともに、加熱部が取り付けられた蒸発容器冷却用の外周部により蒸着材料の上面以外が冷却されるので、連続運転しても、蒸着材料は長時間高温にならないため劣化せず、基板に生成する蒸着膜の品質低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１に係る蒸着装置の概略構成を示す全体側面図である。
【図２】同蒸着装置における蒸着ユニットおよび昇降装置を示す要部拡大図である。
【図３】同蒸着装置における制御装置を示すブロック図である。
【図４】同蒸着装置における載置部の上昇制御を示す動作説明図であり、（ａ）は蒸着開始直後の図、（ｂ）は蒸発により蒸着材料の表面高さが低下した際の図である。
【図５】本発明の実施例２に係る蒸着装置の概略構成を示す全体側面図である。
【図６】同蒸着装置における蒸着ユニットおよび昇降装置を示す要部拡大図である。
【図７】同蒸着装置における制御装置を示すブロック図である。
【図８】同蒸着装置における外周部の下降制御を示す動作説明図であり、（ａ）は蒸着開始直後の図、（ｂ）は蒸発により蒸着材料の表面高さが低下した際の図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明の実施例１に係る蒸着装置を、図１〜図４に基づき説明する。
この蒸着装置は、図１に示すように、被蒸着部材である基板Ｋを保持する保持具３が内部の上壁部に設けられるとともに基板Ｋを交換するための開口部４およびこの開口部４を開閉する基板交換用バルブ５が側壁部に設けられた蒸着容器２と、この蒸着容器２の内部の側壁部に配置されて基板Ｋに生成した蒸着膜の厚さを検出する膜厚センサ６と、蒸着容器２の内部の底壁部に配置されて液状の蒸着材料Ｌを蒸発させる蒸発ユニット７と、この蒸発ユニット７と保持具３との間に配置されて当該蒸発ユニット７からの蒸発した蒸着材料Ｌ（以下、蒸発した蒸着材料Ｌを「蒸発材料Ｖ」という）を必要に応じて遮るシャッター装置８と、蒸発ユニット７を適切に制御する制御装置（制御手段の一例である）９とから構成される。
【００１３】
以下、この蒸発ユニット７について詳しく説明する。
蒸発ユニット７は、図２に示すように、底部を有する円筒形状であって内部に蒸着材料Ｌを充填するための透明の蒸発容器（ルツボとも言う）１１と、この蒸発容器１１を外周側および底部側から冷却する容器保持具（容器保持手段の一例である）１２と、この容器保持具１２を支持する保持具支持台１３と、容器保持具１２を昇降させる昇降装置（昇降手段の一例である）１４とから構成される。
【００１４】
この容器保持具１２は、蒸発容器１１の底部を支持する円板形状の載置部２１と、蒸発容器１１の側部および載置部２１を覆う筒状の外周部２３とから構成されており、例えば、この外周部２３には上下方向のガイド溝部２４が形成されるとともに当該ガイド溝部２４に案内される凸部２２が載置部２１に形成されて、当該載置部２１は外周部２３に対して上下方向に相対移動が可能な構造にされている。
【００１５】
載置部２１および外周部２３には、それぞれの内部に冷却媒体通路２５ａ，２５ｂが形成されており、冷却媒体（例えば冷却水）を通過させることで、載置部２１で支持した蒸発容器１１を側部および底部から冷却できる構造である。具体的に説明すると、外周部２３については、外側面の下部に冷却媒体導入口２６ｂを設けるとともに、外側面の上部に冷却媒体導出口２７ｂを設け、この冷却媒体導入口２６ｂから冷却媒体導出口２７ｂへ向けて下から上への螺旋状に冷却媒体通路２５ｂが形成されている。一方、載置部２１については、下面の外縁部に冷却媒体導入口２６ａおよび冷却媒体導出口２７ａが設けられているが、冷却媒体導入口２６ａと冷却媒体導出口２７ａは、載置部２１の円中心を対称の中心とした点対称の位置に配置される。また、載置部２１の冷却媒体通路２５ａは、冷却媒体導入口２６ａから載置部２１の上面近くまで形成されるとともに、上から下への螺旋状に形成されて、冷却媒体導出口２７ａへ接続するように形成されている。なお、全ての冷却媒体導入口２６ａ，２６ｂおよび冷却媒体導出口２７ａ，２７ｂには、冷却媒体を通過させるチューブ２８が接続されており、これらチューブ２８は蒸着容器２の外部まで導かれ、図示しない冷却媒体用のポンプおよびタンク（以下、冷却装置という）に接続されている。
【００１６】
さらに、外周部２３には、蒸着容器２内に充填された蒸着材料Ｌを蒸発させるために加熱する加熱装置（加熱手段の一例である）１５が設けられている。この加熱装置１５は、外周部２３の上方に配置されるとともに蒸着材料Ｌの表面を光で照射して加熱するリング形状の加熱用ランプ（光照射器の一例である）１６と、この加熱用ランプ１６から蒸発容器１１とは反対側に照射される光を蒸発容器１１側に反射させる反射板１７と、加熱用ランプ１６および反射板１７（これらを加熱部ともいう）を上端側で保持するとともに下端側が外周部２３の外側面の上部に取り付けられたアーム部１８とから構成される。なお、蒸発容器１１は、加熱用ランプ１６および反射板１７から蒸着材料Ｌを照射する光を透過させるために、石英など透過性材料が用いられる。
【００１７】
また、外周部２３の上端にはレーザセンサ（上面検出手段の一例である）１９が設けられており、このレーザセンサ１９により外周部２３の上端高さでの蒸着材料Ｌの有無を検出できる。このレーザセンサ１９は、外周部２３の上端から蒸発容器１１へ水平にレーザを発射する発射体１９ａと、この発射体１９ａからのレーザであって蒸発容器１１を通過したものを検知する検知体１９ｂとから構成される。また検知体１９ｂは、発射体１９ａからのレーザが蒸着材料Ｌで遮られて当該レーザを検知できなければ「非検知」の信号を制御装置９へ発信し、レーザが蒸着材料Ｌで遮られずに当該レーザを検知できれば「検知」の信号を制御装置９へ発信するものである。
【００１８】
ここで、容器保持具１２を支持する保持具支持台１３は、厚肉の円筒形状で、軸心が鉛直方向となるように配置されて、下端が蒸着容器２の内部の底壁部に固定されるとともに、上端で外周部２３の下端を支持している。また、この保持具支持台１３には、昇降装置１４の一部（具体的には水平支持材３２であり後述する）を通過させる鉛直切欠部が形成されている。
【００１９】
また、昇降装置１４は、保持具支持台１３の内側で載置部２１を支持する昇降台座３１と、一端側の上面が昇降台座３１の下端に取り付けられて当該昇降台座３１を支持するとともに他端側が保持具支持台１３の鉛直切欠部を通過して保持具支持台１３の外側に配置された水平支持材３２と、保持具支持台１３の外側に配置された水平支持材３２端部に水平に取り付けられた連結板３３と、この連結板３３に鉛直方向で貫通して取り付けられたリニアブッシュ３４およびボールナット３６と、このボールナット３６に螺挿された鉛直方向のボールネジ３７と、このボールネジ３７の下端部に接続されて当該ボールネジ３７を回転させることでボールナット３６を昇降させる昇降モータ３８と、上記リニアブッシュ３４を鉛直方向に案内し得るとともに下端部が蒸着容器２の内部の底壁部に取り付けられた鉛直方向のガイドシャフト３５とから構成される。
【００２０】
ところで、図１に示すシャッター装置８は、保持具３の下方に水平に配置されて基板Ｋを下方から覆う遮蔽板４１と、この遮蔽板４１の外縁近くの下面から垂直（すなわち鉛直）に取り付けられて当該遮蔽板４１を支持するとともに回転させることで蒸発材料Ｖの遮断／非遮断を切り換え得る回転軸４２と、この回転軸４２を駆動する駆動部（図示しないが、例えばモータなどである）とから構成される。
【００２１】
一方、制御装置９は、蒸着容器２の外側に設けられるとともに、図３に示すように、レーザセンサ１９および昇降モータ３８と電気的に接続されており、主として、レーザセンサ１９で検知された蒸着材料Ｌの表面の高さ（残量）に応じて自動的に蒸発容器１１を上昇させて、蒸着材料Ｌの表面位置と外周部２３上端とを鉛直方向において所定距離に維持するものである。具体的に説明すると、制御装置９は、レーザセンサ１９の検知体１９ｂに接続されて当該検知体１９ｂからの信号を受信することにより外周部２３の上端高さでの蒸着材料Ｌの有無を検出する検出部５１と、この検出部５１で蒸着材料Ｌが検出されなければ蒸発容器１１の要上昇を判断するとともに蒸着材料Ｌが検出されると蒸発容器１１の要停止を判断する判断部５２と、この判断部５２での判断に従って昇降モータ３８を作動させる昇降指示部５３と、ボタン操作で昇降モータ３８を作動させて蒸発容器１１を昇降させ得る昇降ボタン５４とを有する。なお、図示しないが、制御装置９には、加熱装置１５や冷却装置のＯＮ／ＯＦＦの切り換えを行う操作ボタン、基板交換用バルブ５を開閉する開閉ボタン、シャッター装置８を操作して蒸発材料Ｖの遮断／非遮断の切り換えを行う遮蔽ボタンも具備されている。
【００２２】
以下、この蒸着装置１の動作について説明する。
予め、制御装置９の開閉ボタンにより、基板交換用バルブ５を開にし、蒸着容器２の開口部４から基板Ｋを入れて、保持具３に当該基板Ｋを保持させる。そして同様に、開閉ボタンにより基板交換用バルブ５を閉にする。一方、容器保持具１２に保持させた蒸発容器１１には、蒸着材料Ｌを充填しておく。
【００２３】
そして、蒸着材料Ｌは、表面が加熱装置１５により加熱されるとともに、側面および底面が冷却装置により冷却される必要があるので、蒸発容器１１に充填された蒸着材料Ｌの表面が外周部２３の上端高さに位置するまで、制御装置９の昇降ボタン５４により蒸発容器１１を昇降させる。一方、制御装置９の遮蔽ボタンにより、シャッター装置８を操作して非遮断に切り換え、蒸発容器１１からの蒸発材料Ｖが基板Ｋに到達できる状態にしておく。
【００２４】
上述した準備を行った後は、まず、制御装置９の操作ボタンにより、加熱装置１５および冷却装置をＯＦＦからＯＮに切り換える。すると、蒸着材料Ｌは、表面が、加熱装置１５の加熱用ランプ１６および反射板１７の光の照射により加熱されるとともに、側面および底面が、容器保持具１２の冷却媒体通路２５ａ，２５ｂを通過する冷却媒体により冷却される。具体的に説明すると、加熱装置１５の加熱用ランプ１６および反射板１７からの光が、直接または透明の蒸発容器１１を透過して蒸着材料Ｌの表面に照射されて、この蒸着材料Ｌの表面が加熱される。一方、冷却媒体が、冷却装置からチューブ２８ならびに載置部２１および外周部２３の各冷却媒体導入口２６ａ，２６ｂを通過するとともに、載置部２１および外周部２３の各冷却媒体通路２５ａ，２５ｂを通過して、チューブ２８により冷却装置まで導かれるが、冷却媒体が各冷却媒体通路２５ａ，２５ｂを通過する際に蒸着材料Ｌの側面および底面から熱を奪うことで、この蒸着材料Ｌを側面および底面から冷却する。したがって、蒸着材料Ｌは、蒸発する表面で加熱されるが、蒸発しない表面より下では側面および底面から冷却されるので、表面部以外では高温にならず、品質が維持される。
【００２５】
上述した加熱により、蒸発容器１１内の蒸着材料Ｌが表面から蒸発していき、蒸発した蒸着材料Ｌ（すなわち蒸発材料Ｖ）がシャッター装置８に遮断されることなく基板Ｋへ到達し、基板Ｋに蒸着膜が生成される。
【００２６】
このとき、図４に示すように、蒸発容器１１に充填された蒸着材料Ｌは（図４（ａ）参照）、蒸発により次第に減少して表面の高さが低下していくので、この表面が加熱用ランプ１６および反射板１７から離れるとともに外周部２３により冷却されることで、蒸発の効率が低下することになる。しかし、この蒸発効率の低下を防ぐため、蒸着材料Ｌの表面高さが低下すれば、その低下分だけ載置部２１を介して蒸発容器１１を上昇させて蒸着材料Ｌの表面高さが維持される（図４（ｂ）参照）。
【００２７】
すなわち、蒸着材料Ｌの表面が外周部２３の上端高さより低下すれば、レーザセンサ１９の発射体１９ａからのレーザが蒸着材料Ｌに妨げられなくなり、レーザセンサ１９の検知体１９ｂから「検知」の信号が制御装置９へ発信される。制御装置９の検出部５１でこの信号を受信して蒸着材料Ｌが検出されなくなると、判断部５２で蒸発容器１１の上昇が必要と判断され、昇降指示部５３で蒸発容器１１を上昇させるように昇降モータ３８を作動させる。昇降モータ３８によりボールネジ３７が回転すると、図４に示すように、ボールネジ３７を螺挿したボールナット３６が上昇し、このボールナット３６と一体の連結板３３、リニアブッシュ３４、水平支持材３２および昇降台座３１も上昇するとともに、昇降台座３１に押し上げられて載置部２１および載置部２１に支持された蒸発容器１１も上昇する。
【００２８】
ここで、レーザセンサ１９および制御装置９の検出部５１による蒸着材料Ｌの検出は続けられており、蒸発容器１１が上昇することで、蒸発容器１１に充填された蒸着材料Ｌの表面が外周部２３の上端高さまで上昇すると、レーザセンサ１９の検知体１９ｂから「非検知」の信号が制御装置９へ発信される。制御装置９の検出部５１でこの信号を受信して蒸着材料Ｌが検出されると、判断部５２で蒸発容器１１の上昇停止が必要と判断され、昇降指示部５３で昇降モータ３８を停止させる。
【００２９】
この制御により、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、蒸着材料Ｌの表面高さは一定に維持されることで、蒸着材料Ｌの表面と加熱用ランプ１６および反射板１７との距離が一定に維持されるとともに、蒸着材料Ｌの表面より下の箇所が載置部２１および外周部２３で冷却される。また、蒸着材料Ｌの表面と基板Ｋとの距離も一定に維持される。
【００３０】
そして、所定厚さの蒸着膜が得られると、シャッター装置８を遮断に切り換えて基板Ｋへの蒸発材料Ｖを遮断し、基板交換用バルブ５を開いて開口部４から蒸着膜が生成された基板Ｋを取り出して、新たな基板Ｋと交換する。なお、蒸着膜の上記所定厚さは、膜厚センサ６により知ることができる。
【００３１】
このように、蒸着材料の表面と加熱用ランプおよび反射板との距離が一定に維持されるとともに、蒸着材料の表面と基板との距離も一定に維持されるので、安定して蒸着膜を生成することができる。また、蒸着材料の表面より下では、常に冷却されて高温にならないので、蒸着材料の劣化が防止されて、基板に生成する蒸着膜の品質低下を防止することができる。
【００３２】
なお、本実施例１の蒸着装置の構成を簡単に説明すると、以下の通りである。
すなわち、この蒸着装置は、蒸発容器内に充填された蒸着材料を蒸発させて蒸着容器内に保持された基板に蒸着させる蒸着装置であって、
上記蒸発容器を保持して冷却する容器保持手段と、上記蒸発容器内に充填された蒸着材料の上面部分を加熱部により加熱する加熱手段と、上記蒸発容器内の蒸着材料の上面位置を検出し得る上面検出手段とを具備し、
上記容器保持手段を、上記蒸発容器の底部を支持する載置部と、上記蒸発容器の側部を覆うとともに少なくとも加熱部が取り付けられた外周部とから構成し、
この載置部を外周部に対して上下に昇降させる昇降手段を設け、
且つ上面検出手段にて検出された上面位置に基づき上記昇降手段を制御して上記加熱部と蒸発容器内の蒸着材料の上面位置とを所定距離に維持するとともに、上記蒸着容器内に保持された基板と当該蒸着材料の上面位置とを所定距離に維持する制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【実施例２】
【００３３】
次に、本発明の実施例２に係る蒸着装置について図５〜図８に基づき説明する。蒸着材料の表面が蒸発により低下するのに対して、この表面と加熱用ランプおよび反射板との距離を一定に維持するために、実施例１では載置部２１（蒸着材料Ｌを充填した蒸発容器１１を支持）を上昇させるものであったが、本実施例２では外周部（加熱用ランプおよび反射板を具備）を下降させるものである。
【００３４】
この蒸着装置は、図５に示すように、被蒸着部材である基板Ｋを保持する保持具１０３が内部の上壁部に設けられるとともに基板Ｋを交換するための開口部１０４およびこの開口部１０４を開閉する基板交換用バルブ１０５が側壁部に設けられ且つ底壁部に蒸発材料（蒸発した蒸着材料Ｌをいう）Ｖを導入するための連通開口部１１０ａが形成された蒸着容器１０２と、この蒸着容器１０２の内部の底壁部に取り付けられて連通開口部１１０ａと連通する導入口１４７が下端に形成されるとともに当該連通開口部１１０ａから蒸発材料Ｖを導入して拡散用空間１４８で均一に拡散し上面に形成された複数の放出口１４９から放出する拡散容器１４６と、上記蒸着容器１０２の内部の側壁部に配置されて基板Ｋに生成した蒸着膜の厚さを検出する膜厚センサ１０６と、蒸着容器１０２の下方に配置されて上壁部に連通開口部１１０ｂが形成されるとともに液状の蒸着材料Ｌを蒸発させる蒸発ユニット１０７が内部に配置された蒸発室１００と、蒸着容器１０２とこの蒸発室１００の各連通開口部１１０ａ，１１０ｂを接続して蒸発室１００における蒸発ユニット１０７からの蒸発材料Ｖを蒸着容器１０２に導入する連通管１４４と、この連通管１４４を開閉する連通バルブ（バルブ本体とバルブ本体を駆動するバルブ駆動機構とから構成される）１４５と、上記拡散容器１４６と保持具１０３との間に配置されて当該蒸発ユニット１０７からの蒸発材料Ｖを必要に応じて遮るシャッター装置１０８と、蒸発ユニット１０７を適切に制御する制御装置（制御手段の一例である）１０９とから構成される。
【００３５】
また上記連通管１４４は、図６に示すように、上記蒸発室１００の上壁部に形成された連通開口部１１０ｂに挿し込まれており、この挿し込まれた連通管１４４の下端部１４４ｂは、透明な弾性材料（例えばゴム）から構成されて、蒸発室１００内に配置された蒸発容器（蒸発ユニット７の構成部材であり後述する）１１１の上端と密着させ、蒸発容器１１１からの蒸発材料Ｖを漏らさず拡散容器１４６へ導入するものである。さらに、図５では図示を省略しているが、蒸着容器の連通開口部１１０ａにおける拡散容器１４６の導入口１４７と連通管１４４の上端部との接続は、フランジ継手により行われる。
【００３６】
以下、この蒸発ユニット１０７について詳しく説明する。
蒸発ユニット１０７は、図６に示すように、底部を有する円筒形状であって内部に蒸着材料Ｌを充填するための透明の蒸発容器（ルツボとも言う）１１１と、この蒸発容器１１１を外周側および底部側から冷却する容器保持具（容器保持手段の一例である）１１２と、この容器保持具１１２を支持する保持具支持台１１３と、容器保持具１１２を昇降させる昇降装置（昇降手段の一例である）１１４とから構成される。
【００３７】
この容器保持具１１２は、蒸発容器１１１の底部を支持する円板形状の載置部１２１と、蒸発容器１１１の側部および載置部１２１を覆う筒状の外周部１２３とから構成されており、例えば、この外周部１２３には上下方向のガイド溝部１２４が形成されるとともに当該ガイド溝部１２４に案内される凸部１２２が載置部１２１に形成されて、当該外周部１２３は載置部１２１に対して上下方向に相対移動が可能な構造にされている。
【００３８】
載置部１２１および外周部１２３には、それぞれの内部に冷却媒体通路１２５ａ，１２５ｂが形成されており、冷却媒体（例えば冷却水）を通過させることで、載置部１２１で支持した蒸発容器１１１を側部および底部から冷却できる構造である。具体的に説明すると、外周部１２３については、外側面の下部に冷却媒体導入口１２６ｂを設けるとともに、外側面の上部に冷却媒体導出口１２７ｂを設け、この冷却媒体導入口１２６ｂから冷却媒体導出口１２７ｂへ向けて下から上への螺旋状に冷却媒体通路１２５ｂが形成されている。一方、載置部１２１については、下面の外縁部に冷却媒体導入口１２６ａおよび冷却媒体導出口１２７ａが設けられているが、冷却媒体導入口１２６ａと冷却媒体導出口１２７ａは、載置部１２１の円中心を対称の中心とした点対称の位置に配置される。また、載置部１２１の冷却媒体通路１２５ａは、冷却媒体導入口１２６ａから載置部１２１の上面近くまで形成されるとともに、上から下への螺旋状に形成されて、冷却媒体導出口１２７ａへ接続するように形成されている。なお、全ての冷却媒体導入口１２６ａ，１２６ｂおよび冷却媒体導出口１２７ａ，１２７ｂには、冷却媒体を通過させるチューブ１２８が接続されており、これらチューブ１２８は蒸着容器１０２の外部まで導かれ、図示しない冷却媒体用のポンプおよびタンク（以下、冷却装置という）に接続されている。
【００３９】
さらに、外周部１２３には、蒸着容器１０２内に充填された蒸着材料Ｌを蒸発させるために加熱する加熱装置（加熱手段の一例である）１１５が設けられている。この加熱装置１１５は、外周部１２３の上方に配置されるとともに蒸着材料Ｌの表面を光で照射して加熱するリング形状の加熱用ランプ（光照射器の一例である）１１６と、この加熱用ランプ１１６から蒸発容器１１１とは反対側に照射される光を蒸発容器１１１側に反射させる反射板１１７と、加熱用ランプ１１６および反射板１１７（これらを加熱部ともいう）を上端側で保持するとともに下端側が外周部１２３の外側面の上部に取り付けられたアーム部１１８とから構成される。なお、蒸発容器１１１は、加熱用ランプ１１６および反射板１１７から蒸着材料Ｌを照射する光を透過させるために、石英など透過性材料が用いられる。
【００４０】
また、外周部１２３の上端にはレーザセンサ（上面検出手段の一例である）１１９が設けられており、このレーザセンサ１１９により外周部１２３の上端高さでの蒸着材料Ｌの有無を検出できる。このレーザセンサ１１９は、外周部１２３の上端から蒸発容器１１１へ水平にレーザを発射する発射体１１９ａと、この発射体１１９ａからのレーザであって蒸発容器１１１を通過したものを検知する検知体１１９ｂとから構成される。また検知体１１９ｂは、発射体１１９ａからのレーザが蒸着材料Ｌで遮られて当該レーザを検知できなければ「非検知」の信号を制御装置１０９へ発信し、レーザが蒸着材料Ｌで遮られずに当該レーザを検知できれば「検知」の信号を制御装置１０９へ発信するものである。
【００４１】
ここで、容器保持具１１２を支持する保持具支持台１１３は、軸心が鉛直方向となるように配置された円柱形状の台であり、下端が蒸発室１００の内部の底壁部に固定されるとともに、上端で載置部１２１の下面を支持している。
【００４２】
また、昇降装置１１４は、一端側が外周部１２３の外側面に取り付けられて当該外周部１２３を支持するとともに他端側が連結板１３３に水平に取り付けられた水平支持材１３２と、この連結板１３３に鉛直方向で貫通して取り付けられたリニアブッシュ１３４およびボールナット１３６と、このボールナット１３６に螺挿された鉛直方向のボールネジ１３７と、このボールネジ１３７の下端部に接続されて当該ボールネジ１３７を回転させることでボールナット１３６を昇降させる昇降モータ１３８と、上記リニアブッシュ１３４を鉛直方向に案内し得るとともに下端部が蒸発室１００の内部の底壁部に取り付けられた鉛直方向のガイドシャフト１３５とから構成される。
【００４３】
ところで、図５に示すシャッター装置１０８は、保持具１０３の下方に水平に配置されて基板Ｋを下方から覆う遮蔽板１４１と、この遮蔽板１４１の外縁近くの下面から垂直（すなわち鉛直）に取り付けられて当該遮蔽板１４１を支持するとともに回転させることで蒸発材料Ｖの遮断／非遮断を切り換え得る回転軸１４２と、この回転軸１４２を駆動する駆動部（図示しないが、例えばモータなどである）とから構成される。
【００４４】
一方、制御装置１０９は、蒸着容器１０２および蒸発室１００の外側に設けられるとともに、図７に示すように、レーザセンサ１１９、昇降モータ１３８、膜厚センサ１０６および連通バルブ１４５と電気的に接続されており、主として、レーザセンサ１１９で検知された蒸着材料Ｌの表面の高さ（残量）に応じて自動的に外周部１２３を下降させて、蒸着材料Ｌの表面位置と外周部１２３上端とを鉛直方向において所定距離に維持するものである。具体的に説明すると、制御装置１０９は、レーザセンサ１１９の検知体１１９ｂに接続されて当該検知体１１９ｂからの信号を受信することにより外周部１２３の上端高さでの蒸着材料Ｌの有無を検出する検出部１５１と、この検出部１５１で蒸着材料Ｌが検出されなければ外周部１２３の要下降を判断するとともに蒸着材料Ｌが検出されると外周部１２３の要停止を判断する判断部１５２と、この判断部１５２での判断に従って昇降モータ１３８を作動させる昇降指示部１５３と、ボタン操作で昇降モータ１３８を作動させて外周部１２３を昇降させ得る昇降ボタン１５４とを有する。また制御装置１０９には、さらに、膜厚センサ１０６と電気的に接続されて膜厚センサ１０６で検出した蒸着膜の厚さを計測する膜厚計１５５と、この膜厚計１５５で計測された膜厚が所定厚さ以上になれば上記バルブ駆動機構により連通バルブ１４５を閉にするバルブ開閉部１５６とを有する。なお、図示しないが、制御装置１０９には、加熱装置１１５や冷却装置のＯＮ／ＯＦＦの切り換えを行う操作ボタン、基板交換用バルブ１０５を開閉する開閉ボタン、シャッター装置１０８を操作して蒸発材料Ｖの遮断／非遮断の切り換えを行う遮蔽ボタンも具備されている。
【００４５】
以下、この蒸着装置１０１の動作について説明する。
予め、制御装置１０９の開閉ボタンにより、基板交換用バルブ１０５を開にし、蒸着容器１０２の開口部１０４から基板Ｋを入れて、保持具１０３に当該基板Ｋを保持させる。そして同様に、開閉ボタンにより基板交換用バルブ１０５を閉にする。一方、容器保持具１１２に保持させた蒸発容器１１１には、蒸着材料Ｌを充填しておく。
【００４６】
そして、蒸着材料Ｌは、表面が加熱装置１１５により加熱されるとともに、側面および底面が冷却装置により冷却される必要があるので、蒸発容器１１１に充填された蒸着材料Ｌの表面が外周部１２３の上端高さに位置するまで、制御装置１０９の昇降ボタン１５４により外周部１２３を昇降させる。一方、制御装置１０９の遮蔽ボタンにより、シャッター装置１０８を操作して非遮断に切り換え、蒸発容器１１１からの蒸発材料Ｖが基板Ｋに到達できる状態にしておく。
【００４７】
上述した準備を行った後は、まず、制御装置１０９の操作ボタンにより、加熱装置１１５および冷却装置をＯＦＦからＯＮに切り換える。すると、蒸着材料Ｌは、表面が、加熱装置１１５の加熱用ランプ１１６および反射板１１７の光の照射により加熱されるとともに、側面および底面が、容器保持具１１２の冷却媒体通路１２５ａ，１２５ｂを通過する冷却媒体により冷却される。具体的に説明すると、加熱装置１１５の加熱用ランプ１１６および反射板１１７からの光が、直接または透明の蒸発容器１１１を透過して蒸着材料Ｌの表面に照射されて、この蒸着材料Ｌの表面が加熱される。一方、冷却媒体が、冷却装置からチューブ１２８ならびに載置部１２１および外周部１２３の各冷却媒体導入口１２６ａ，１２６ｂを通過するとともに、載置部１２１および外周部１２３の各冷却媒体通路１２５ａ，１２５ｂを通過して、チューブ１２８により冷却装置まで導かれるが、冷却媒体が各冷却媒体通路１２５ａ，１２５ｂを通過する際に蒸着材料Ｌの側面および底面から熱を奪うことで、この蒸着材料Ｌを側面および底面から冷却する。したがって、蒸着材料Ｌは、蒸発する表面で加熱されるが、蒸発しない表面より下では側面および底面から冷却されるので、表面部以外では高温にならず、品質が維持される。
【００４８】
上述した加熱により、蒸発容器１１１内の蒸着材料Ｌが表面から蒸発していき、蒸発した蒸着材料Ｌ（すなわち蒸発材料Ｖ）は、蒸発容器１１１と連通管１４４の下端部１４４ｂが密着しているため蒸発室１００の連通管１４４外に漏れることなく拡散容器１４６に導入され、さらに拡散容器１４６の拡散用空間１４８で均一に拡散した後に放出口１４９から放出されて、シャッター装置１０８に遮断されることなく基板Ｋへ到達し、基板Ｋに蒸着膜が生成される。
【００４９】
このとき、図８に示すように、蒸発容器１１１に充填された蒸着材料Ｌは（図８（ａ）参照）、蒸発により次第に減少して表面の高さが低下していくので、この表面が加熱用ランプ１１６および反射板１１７から離れるとともに外周部１２３により冷却されることで、蒸発の効率が低下することになる。しかし、この蒸発効率の低下を防ぐため、蒸着材料Ｌの表面高さが低下すれば、その低下分だけ外周部１２３を介して加熱装置１１５を下降させて蒸着材料Ｌの表面と加熱用ランプ１１６および反射板１１７との距離が一定に維持される（図８（ｂ）参照）。
【００５０】
すなわち、蒸着材料Ｌの表面が外周部１２３の上端高さより低下すれば、レーザセンサ１１９の発射体１１９ａからのレーザが蒸着材料Ｌに妨げられなくなり、レーザセンサ１１９の検知体１１９ｂから「検知」の信号が制御装置１０９へ発信される。制御装置１０９の検出部１５１でこの信号を受信して蒸着材料Ｌが検出されなくなると、判断部１５２で外周部１２３の下降が必要と判断され、昇降指示部１５３で外周部１２３を下降させるように昇降モータ１３８を作動させる。昇降モータ１３８によりボールネジ１３７が回転すると、図８に示すように、ボールネジ１３７を螺挿したボールナット１３６が下降し、このボールナット１３６と一体の連結板１３３、リニアブッシュ１３４および水平支持材１３２も下降するとともに、水平支持材１３２に引き下げられて外周部１２３ならびに外周部１２３に設けられた加熱用ランプ１１６および反射板１１７も下降する。
【００５１】
ここで、レーザセンサ１１９および制御装置１０９の検出部１５１による蒸着材料Ｌの検出は続けられており、外周部１２３が下降することで、外周部１２３の上端高さが蒸発容器１１１に充填された蒸着材料Ｌの表面まで下降すると、レーザセンサ１１９の検知体１１９ｂから「非検知」の信号が制御装置１０９へ発信される。制御装置１０９の検出部１５１でこの信号を受信して蒸着材料Ｌが検出されると、判断部１５２で外周部１２３の下降停止が必要と判断され、昇降指示部１５３で昇降モータ１３８を停止させる。
【００５２】
この制御により、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、蒸着材料Ｌの表面と加熱用ランプ１１６および反射板１１７との距離が一定に維持されるとともに、蒸着材料Ｌの表面より下の箇所が載置部１２１および外周部１２３で冷却される。
【００５３】
そして、所定厚さの蒸着膜を得られたことが膜厚センサ１０６を介して膜厚計１５５で検出されると、バルブ開閉部１５６により連通バルブ１４５が閉にされ、基板Ｋへの蒸発材料Ｖが遮断される。その後は、シャッター装置１０８で確実に蒸発材料Ｖを遮断し、基板交換用バルブ１０５を開いて開口部１０４から蒸着膜が生成された基板Ｋを取り出して、新たな基板Ｋと交換する。
【００５４】
このように、蒸着材料の表面と加熱用ランプおよび反射板との距離が一定に維持されるとともに、拡散容器で蒸発材料が均一に拡散して基板へ到達するので、さらに安定して蒸着膜を生成することができる。また、蒸着材料の表面より下では、常に冷却されて高温にならないので、蒸着材料の劣化が防止されて、基板に生成する蒸着膜の品質低下を防止することができる。
【００５５】
なお、本実施例２の蒸着装置の構成を簡単に説明すると、以下の通りである。
すなわち、蒸着装置は、蒸発容器内に充填された蒸着材料を蒸発させて蒸着容器内に保持された基板に蒸着させる蒸着装置であって、
上記蒸発容器を保持して冷却する容器保持手段と、上記蒸発容器内に充填された蒸着材料の上面部分を加熱部により加熱する加熱手段と、上記蒸発容器内の蒸着材料の上面位置を検出し得る上面検出手段とを具備し、
上記容器保持手段を、上記蒸発容器の底部を支持する載置部と、上記蒸発容器の側部を覆うとともに少なくとも加熱部が取り付けられた外周部とから構成し、
この外周部を載置部に対して上下に昇降させる昇降手段を設けるとともに、
蒸着容器内に配置されて蒸発した蒸着材料を拡散する拡散容器と、この拡散容器と上記蒸発容器とを接続する連通管とを具備し、
且つ上面検出手段にて検出された上面位置に基づき上記昇降手段を制御して上記加熱部と蒸発容器内の蒸着材料の上面位置とを所定距離に維持する制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【００５６】
ところで、上記実施例１および２において、加熱手段は加熱用ランプを有する加熱装置として説明したが、この加熱装置に限定されるものではなく、レーザ照射装置など他の加熱手段であってもよい。
【００５７】
また、上記実施例１および２では、蒸発容器に充填された蒸着材料の表面を検出するものとしてレーザセンサを例に挙げたが、他の光学センサであってもよい。
【符号の説明】
【００５８】
Ｋ      基板
Ｌ      蒸着材料
Ｖ      蒸発材料
１      蒸着装置
４      開口部
７      蒸発ユニット
８      シャッター装置
１１      蒸発容器
１４      昇降装置
１５      加熱装置
１６      加熱用ランプ
１７      反射板
１９      レーザセンサ
１９ｂ    検知体
２１      載置部
２２      凸部
２３      外周部
２４      ガイド溝部
２８      チューブ
３２      水平支持材
３３      連結板
３４      リニアブッシュ
３６      ボールナット
１００      蒸発室
１４４      連通管
１４５      連通バルブ
１４６      拡散容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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