(57)【要約】【課題】真空容器内のミラーや監視窓に蒸着材料の不透明膜が形成され、連続蒸着時には該不透明膜の厚みが増し、監視精度が悪化し、最終的に監視できなくなる点。【解決手段】基板フィルム２の蒸着面の裏面側に監視手段８を設けた。【効果】連続搬送される基板フィルムによって蒸着材料が監視手段に付着することを抑制でき、材料容器内の湯面は透明性の基板フィルムの蒸着面の裏面側から該基板フィルムを介して監視される。よって、真空容器内に監視手段を設けて連続蒸着時の湯面の監視が安定した精度で行える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料容器内に連続供給される材料を、加速した電子を照射し加熱して蒸発させ、連続的に供給される基板の表面に付着させて薄膜を形成する電子ビーム蒸着装置であって、
前記基板の蒸着面裏面側に監視手段を設け、該監視手段により前記材料容器内の湯面状況を監視することを特徴とする電子ビーム蒸着装置。
【請求項２】
基板の蒸着面に対する裏面側で搬送方向と直交する該基板の幅両端に亘って設けられ、かつ監視手段が覗く監視開口が形成された支持板に監視手段が支持されていることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム蒸着装置。
【請求項３】
基板の搬送方向と直交する幅両端側に、該基板の蒸着面側から裏面側への蒸着材料の回り込みを防止する回込防止壁を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子ビーム蒸着装置。
【請求項４】
監視手段の材料容器の湯面に対する角度を変更させる角度変更機構、該監視手段の基板の搬送方向に対する位置を移動させる水平移動機構、の一方又は両方を有したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子ビーム蒸着装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの電子ビーム蒸着装置であって、
材料容器を撮像するものを監視手段として採用し、該監視手段により撮像する前記材料容器の内面にテーパを設け、
該監視手段により前記テーパを設けた前記材料容器内の湯面状況を撮像し、撮像データの画像処理により湯面状況の監視を行うことを特徴とする電子ビーム蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームを用いた蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子ビームを用いた蒸着装置は、所定の電圧で加速された電子を、真空容器内に配置した材料容器内の材料に照射し加熱することで蒸発させ、この蒸発した材料を真空容器内に配置した被蒸着部材である基板の表面に付着させて薄膜を形成するものである。
本願で言う材料容器は、例えば坩堝、坩堝の内壁にハースライナーを設けている場合は、ハースライナーを総じて意味することとする。
【０００３】
連続蒸着を可能とする蒸着装置では、材料容器内の蒸着材料の湯面（容量）管理は、間接的に供給量と消費量の相関値によって行っていた。この相関値による管理では、スプラッシュの発生を未然に防止することができないので、例えば特許文献１，２のように画像処理技術を用いて直接的に材料容器内の状況を監視するようになってきている。
【０００４】
特許文献１には、真空容器外から照射されるレーザ光を材料容器内の湯面へと導く反射ミラーと、湯面からの反射光を撮像装置に導くミラーと、撮像装置からの出力を画像処理することで湯面管理を行う構成が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、真空容器に監視窓を例えば基板の走行方向の基板幅両端位置に設け、この監視窓からＣＣＤカメラにより湯面を撮像し、撮像した画像を画像処理することで湯面管理を行う構成が開示されている。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１では反射ミラー及びミラー、特許文献２では監視窓、の表面に蒸着材料による不透明膜が形成され、連続蒸着を続けていくうちに該不透明膜の厚みがしだいに大きくなって、ミラーの反射率、監視窓の透明性が低下し、監視精度が悪化し、最終的に監視できなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３４１８５２号公報
【特許文献２】特許第３７４１１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする問題点は、湯面を撮像して管理しようとすると、真空容器内のミラーや監視窓に蒸着材料の不透明膜が形成され、連続蒸着時には該不透明膜の厚みが増し、監視精度が悪化し、最終的に監視できなくなる点である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電子ビーム蒸着装置は、
材料容器内に連続供給される材料を、加速した電子を照射し加熱して蒸発させ、連続的に供給される基板の表面に付着させて薄膜を形成する電子ビーム蒸着装置であって、
前記基板の蒸着面裏面側に監視手段を設け、該監視手段により前記材料容器内の湯面状況を監視することを最も主要な特徴としている。
【００１０】
上記の本発明の電子ビーム蒸着装置は、監視手段が真空容器内に配置されるものの、基板の蒸着面裏面側に監視手段を設けているので、監視手段に蒸着材料が付着し、不透明膜が形成されることが防止される。したがって、連続蒸着時に湯面を監視する場合であっても、監視精度の悪化を抑制できる。
【００１１】
上記の本発明の電子ビーム蒸着装置において、基板の蒸着面に対する裏面側で、搬送方向と直交する該基板の幅両端に亘って設けられ、該監視手段が覗く監視開口が形成された支持板に監視手段を支持する、あるいは、基板の搬送方向と直交する幅両端側に、該基板の蒸着面側から裏面側への蒸着材料の回り込みを防止する回込防止壁を設けることで、監視手段に蒸着材料が付着することを一層確実に抑制できる。
【００１２】
上記の本発明の電子ビーム蒸着装置において、監視手段の材料容器の湯面に対する角度を変更させる角度変更機構、該監視手段の基板の搬送方向に対する位置を移動させる水平移動機構、の一方又は両方を有すれば、基板を介した湯面の監視において最適位置に監視手段を位置させることができる。また、その監視手段に対し、材料容器内壁に傾斜部を設けることで更に監視精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、真空容器内に監視手段を設けて湯面を監視することができ、このとき、連続蒸着を続けていくうちに蒸着材料が監視手段に付着した不透明膜の厚みがしだいに大きくなって監視精度が悪化することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の電子ビーム蒸着装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の電子ビーム蒸着装置の監視手段周辺構成を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】可視域波長におけるアルミニウムの膜厚と可視光透過率の関係を示す図である。
【図４】本発明による監視手法の一例として用いる材料容器を示し（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は監視状況下における斜め上から見た図、である。
【図５】本発明による監視手法の一例として用いる材料容器を示し（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は監視状況下における斜め上から見た図、である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明では、湯面を連続的に監視すべく真空容器内に配置した監視手段に蒸着材料が付着して不透明膜が形成されることに起因した監視精度の低下を抑制するという目的を、蒸着を行う基板自体を監視手段のための保護膜として利用し、基板の蒸着面裏面側に設けることで実現した。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を用いて詳細に説明する。
本発明の電子ビーム蒸着装置は、図１及び図２に示す構成とされている。なお、図面には本発明の特徴を説明するための要部を概略的に示しており、参照符号のない部材は図示していない。
【００１７】
本例の電子ビーム蒸着装置は、例えば有機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬ照明、有機薄膜トランジスタ、有機太陽電池などといった、有機デバイス全般の陰極を形成するために、水平送り方式で基板フィルムに蒸着により成膜を行う構成を示している。
【００１８】
また、本発明の電子ビーム蒸着装置で使用される基板フィルムは、全光線透過率と低光散乱性（一般的には、全光線透過率８５％以上、ヘイズ０．５％以下）を有するものであり、本実施の形態では、透明電極の形成に使用される、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）としているが、この他に透明電極の形成に使用されているポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）など適用も可能である。
また、基板フィルムのほか、この基板フィルム上に次の順で成膜される、透明電極層、有機膜層、金属電極層の形成後も一定の全光線透過率を有するものでも適用可能である。  さらに、監視手段に赤外線サーモグラフィ装置等の赤外線検出手段を用いる場合は、赤外線を透過するものであれば良い。
【００１９】
図１に示すように、真空容器１の内部上方には、表面に薄膜が形成される基板フィルム２が位置し、真空容器１の外部には、搬送手段３が設けられている。本例における搬送手段３は、真空容器１外の一方側に巻出ロール３ａを、他方側に巻取ロール３ｂをそれぞれ設けたいわゆるロールトゥロール式の構成を示している。
【００２０】
４は、真空容器１内において基板フィルム２の搬送経路の下方に位置し、蒸着材料Ｐ（以下、材料Ｐと記す）が装入された材料容器である。
【００２１】
材料容器４の材料Ｐは、電子銃と、該電子銃より放出された電子の進路を曲げて接地電位である該材料容器４内に導く磁石などにより構成される電子ビーム照射装置Ｂにより蒸発させ、基板フィルム２に薄膜を形成する。
【００２２】
５は、材料容器４内に蒸発量に見合った材料Ｐを連続的に供給する材料供給装置であり、次の構成を採用している。材料供給装置は、材料Ｐを巻き取ったドラム６から巻き戻された材料Ｐが、本例では冷却機構付きのガイド装置７により速度制御されて材料容器４の上方に定量的に供給されるようになっている。
【００２３】
８は、材料容器４内の湯面状況を監視するために、真空容器１内において搬送される基板フィルム２の蒸着面の裏面側に設けた監視手段である。監視手段８は、後述するとおり、材料Ｐの蒸着時も全光線透過率を有するといった基板フィルム２の条件にもよるが、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子を持つ画像装置、赤外線サーモグラフィ装置を後述する支持板９上に設置、または、光ファイバーによるイメージガイドを用いチャンバ外の画像装置と接続することにより、材料容器４と材料容器４内材料を可視化することができる。本例では例えばＣＣＤカメラを採用することとする。
【００２４】
なお、監視手段８は、本例のようにＣＣＤカメラのみとせず、例えばサーモグラフィを併用してもよい。こうすれば、ＣＣＤカメラの撮像データと併せてサーモグラフィの温度分布を画像化したデータを用いて、材料容器４内の湯面状況を材料容器の内部エッジからの距離や、面積の監視精度を向上させることができる。
【００２５】
以下の監視手段８の周辺構成については図２に示している。監視手段８は本例では該監視手段８が覗く監視開口９ａが形成された支持板９に支持されている。支持板９は真空容器１内において、基板フィルム２の蒸着面に対する裏面側で搬送方向と直交する該基板フィルム２の幅両端に亘って設けられる。
【００２６】
なお、監視開口９ａは、開口でも構わないが、加熱により発光した材料容器４のコントラストの改善、監視精度向上のため、例えば無色透明のフィルターガラスやＮＤフィルタガラスを配してもよく、また、監視手段８としてサーモグラフィを用いる場合は、このフィルターガラスが無色透明でなくても構わない。
【００２７】
支持板９は、材料Ｐが監視手段８に付着することを抑制することだけでなく、本例の場合、後述の回込防止壁１０、角度変更機構１１、水平移動機構１２、を設けるための支持基板としても機能している。
【００２８】
また、本例において、支持板９の幅方向両端には、基板フィルム２の蒸着面側から裏面側への材料Ｐの回り込みを防止するための回込防止壁１０が設けられている。回込防止壁１０は、基板フィルム２の幅方向両端側部から蒸着面における幅方向両端縁部を覆うように構成されている。回込防止壁１０は、前記材料Ｐの監視手段８側への回り込みを防止すると共に、基板フィルム２が弛まないように支持する機能も担っている。
【００２９】
１１は、材料容器４の湯面に対する監視手段８の角度を変更させる角度変更機構である。１２は、基板フィルム２の搬送方向に対する監視手段８の位置を移動させる水平移動機構である。本例ではこれら角度変更機構１１、水平移動機構１２は、支持板９に対して設けられている。
【００３０】
本例の角度変更機構１１は、例えば監視手段８を支持したアングル１１Ａの支持軸１１ａを回転駆動する構成としている。また、本例における水平移動機構１２は、例えばモータ１２のシャフト１２ａ両端に設けたピニオンギア１２Ｂと、上記回込防止壁１０の基板フィルム２の裏面側で対向内壁に敷設したラック１２Ｃと、により構成している。なお、角度調整機構１１及び水平移動機構１２の具体的構成は前記に限らない。
【００３１】
上記構成の本発明の電子ビーム蒸着装置の特徴は、成膜する基板フィルム２を監視手段８に材料Ｐが付着することを防止するためのフィルタとして利用する、つまり監視手段８を基板フィルム２の蒸着面の裏面側に配置することにある。有機デバイスは、基板フィルム２上に、有機膜、金属膜の順に成膜するが、有機膜に若干の着色はあるにしてもある程度の膜厚までは成膜後も透明性を有する。
【００３２】
基板フィルム２については、本例のようにＣＣＤカメラを監視手段８とする場合、監視手段８を設置してある基板フィルム２裏面側で、監視対象の材料容器４の発光色の主波長が光線透過率において５０％以上であることが望ましい。図３に示すように、アルミニウムの場合は、加熱後の発光色である橙色の波長（５８０ｎｍ前後）の光線透過率が５０％以上であることが望ましく、アルミニウムの場合の膜厚が１０ｎｍ成膜後の前記光線透過率３０％以上であれば、前記監視は可能である。
【００３３】
なお、基板フィルム２は、監視手段８として他のデバイスを採用する場合は、基本的に、その採用デバイスを基板フィルム２の蒸着面の裏面側に配置して監視が可能であれば、上記の条件に限定されない。
【００３４】
本例のような水平送り方式では、図１に誇張して示すとおり、基板フィルム２に蒸着された材料Ｐの膜厚は材料容器４直上の蒸着位置近傍を、通過する前では膜厚が小さく、通過した後では膜厚が大きくなる。
【００３５】
したがって、監視手段８は、本例のＣＣＤカメラの場合、少なくとも材料容器４の縁全周と材料容器４内の溶融した湯面の状況が一部でも観察できるように、基板フィルム２の蒸着面の裏面側で材料容器４の直上より上流位置に設置する。
【００３６】
監視手段８は、蒸着速度が遅い場合は材料容器４の直上に位置させ、蒸着速度が速い場合は基板フィルム２の蒸着位置より上流側に位置させる。また、監視手段８は、基板フィルム２の幅方向から裏面側へ回り込んだ材料Ｐの付着を避けるために該基板フィルム２から５ｃｍ以内に配置する。
【００３７】
さらに、監視手段８は、監視位置が成膜速度により異なるので、水平移動機構１２により搬送方向の上流−下流方向に移動させたり、該監視手段８の搬送方向における位置に伴って観察角度を角度変更機構１１により変更して、適宜最適な監視位置を維持するようにしている。
【００３８】
本発明は、材料容器４の材料Ｐが加熱されることにより湯面が高温状態となり発光する。材料容器４本体と、湯面（溶融材料）とでは温度差が生じるため、この温度分布による高コントラストな画像データを得ることができ、２値化画像による管理も可能となる。
【００３９】
例えば監視手段としてＣＣＤカメラを用いた場合による具体的な湯面の監視方法を図４及び図５に示す。このとき、材料容器４の内面にはテーパを設けておく。そして、材料容器４内の湯面と材料容器の上部エッジとの距離を蒸着開始（監視開始）時点を原点距離Ｌ１とする。このとき材料投入開始のための下限閾値Ｌ３を設定しておく。蒸着とともに材料が減少していくと上記距離は徐々に伸びていく。この監視距離をＬ２とし、Ｌ２＝Ｌ３となった時点から、Ｌ１＝Ｌ２になるまで材料供給を行う。監視視野によっては、上記距離、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を湯面の表面積Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に置き換えて監視を行うこともできる。
【００４０】
上述した距離、面積による監視方法において、特に材料容器内壁に傾斜を設けることで、材料容器直上からの監視が可能となる。斜め上からの場合は、垂直に立った内壁の材料容器に比べ、距離、面積の差を拡大でき、監視精度を向上させられる。
【００４１】
本発明は、真空容器１内に監視手段８を設けても該監視手段８に材料Ｐが付着することに起因した監視精度の悪化を招くことなく連続蒸着時にある材料容器４の湯面を安定して連続監視できる
【００４２】
更なる効果として監視装置により精細な監視画像が連続的に得られることで、湯面上の電子ビーム照射位置は湯面の照射されていない領域とコントラスト差が出来ることから、電子ビーム照射位置の監視や、また、材料容器交換後の材料溶融工程での電子ビーム照射位置の調整や、何らかのトラブルなどにより大きく電子ビームがずれ、材料容器に直接照射、加熱され、材料容器が破損する様な事態についても監視が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１    真空容器
２    基板フィルム
４    材料容器
８    監視手段
９    支持板
９ａ  監視開口
１０  回込防止壁
１１  角度変更機構
１２  水平移動機構
【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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