(57)【要約】【課題】  本発明は、１５ｃｍ角程度の小さな基板から３０ｃｍ以上の大きな基板に対して、基板内の膜厚分布が良好であり、且つステップカバレッジの悪化によるピンホールが生じにくい蒸着膜を、蒸着材料の利用効率が高く形成することを課題としたものである。【解決手段】  該蒸着ボートの蒸発孔を２つ以上の直径の異なる同心円の円周上に配置し、且つ、該蒸着ボートの両端の電極板部から通電し、容器部を加熱することにより該容器部内の蒸着材料を蒸発させ、基板上に薄膜形成を行なう蒸着方法であって、蒸発孔を配置した２つ以上の円周の少なくとも一つが基板に内接する円を垂直投影したときの円周上または円周内側にあり、且つ、少なくとも一つが基板に外接する円を垂直投影したときの円周上または円周外側にあることを特徴とする。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも蒸着材料を入れる容器部を有する底板と蒸発孔を有するカバーからなる抵抗加熱式昇華性材料用金属製蒸着ボートを用い、該蒸着ボートの両端の電極板部から通電し、容器部を加熱することにより該容器部内の蒸着材料を蒸発させ、基板上に薄膜形成を行なう蒸着方法において、蒸着ボートの蒸発孔を２つ以上の直径の異なる同心円の円周上に配置し、該蒸発孔を配置した２つ以上の円周の少なくとも１つが基板に内接する円を垂直投影したときの円周上または円周内側にあり、且つ、少なくとも１つが基板に外接する円を垂直投影したときの円周上または円周外側にあることを特徴とする蒸着方法。
【請求項２】
前記蒸着ボートの電極板部の少なくとも一方が底板側にＬ字型に折り曲げ加工されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の蒸着方法。
【請求項３】
前記蒸着ボートのカバーが２つ以上の蒸発孔を有していることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の蒸着方法。
【請求項４】
前記蒸着ボートの底板にある容器部において、該容器部の深さをＨ２、容器部幅をＤ２としたときにＨ２／Ｄ２が１以上４以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は昇華性材料または有機材料等を抵抗加熱式蒸着ボートで蒸着する際に昇華や突沸による大きな粒子の飛散を防ぐためのカバーが付いた抵抗加熱式昇華性材料用金属製蒸着ボート、および該蒸着ボートを通電加熱するための電極ジグユニット、およびそれらを有する蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機デバイスの研究開発が盛んになり、機能性の有機薄膜が用いられている。真空蒸着法で機能性の薄膜を形成する際に用いる材料は昇華性または溶融蒸発性の材料がある。実験室レベルでの簡易的な小型蒸着装置を用いて２００〜６００℃で蒸着可能な有機物、ＧｅＯ、ＳｉＯ、ＬｉＦ等の１０００℃以下で蒸着可能な材料を蒸着する場合は、２つ以上穴の開いた中板と１つ穴を開けたカバーが付いた金属製抵抗加熱式の蒸着ボートが使用されている。
【０００３】
従来の蒸着ボートの模式図を図５に示す。蒸着ボートは蒸着材料を入れる容器部（１）を有する底板（２）、蒸発物が通る２つの直系１ｍｍ程度の穴の開いた中板（３）、直径１ｍｍ程度の蒸発孔の空いたカバーを順に重ね合わせた構造になっている。中板と、カバーの役割は粉末の蒸着材料がこぼれ難くすることと、蒸着物自体の粉末やその溶融物、または蒸着物の酸化皮膜や分解物等のふわふわとした綿状の不純物が蒸着膜中に入り込み膜質劣化や、ピンホールを生じさせることを防ぐためである。蒸着ボートの材質はタンタル、タングステン、モリブデンから選ばれた高温での蒸気圧が低い高融点金属からできている。
【０００４】
底板（２）にある容器部（１）は長さ３ｃｍ〜４ｃｍ、幅９ｍｍ〜１６ｍｍ、深さ３ｍｍ〜５ｍｍであり、容器部（１）の両側に平板上の長さ３ｃｍ程度の電極板部（６）がある。また、底板には容器部（１）の長さと同じか数ｍｍ長く、中板とカバーを差し込むためのガイド部（８）が両脇に作られている。底板の上に中板とカバーを重ねてガイド部に差し込み、さらにガイド部（８）を折り込むことにより底板に中板とカバーを挟み込み密着させることができるようになっている。
【０００５】
図６に従来の蒸着ボートを電極に装着した模式図を示した。電極板部（６）はその両方を電極ジグ（７）に挟み込まれ、通電加熱され使用される。また、熱電対（１０）がバネ機構により容器部底に接し、蒸着温度を測定できるようになっている。
【０００６】
有機ＥＬディバイスは電極にはさまれた有機発光層を含む有機発光媒体層に電流を流し込むことによって発光させるものである。カラーＥＬデバイスの有機発光媒体層の種類はすくなくとも正孔注入層、正孔輸送層、青色発光層、緑色発光層、赤色発光層の５種類の層が使われることが多い。
【０００７】
また、有機発光層は発光効率を上げるためホスト材料とドーパント材料の２種類を２元共蒸着し構成する場合が多い。発光層のホスト材料を共通に使った場合でも８種類の材料が必要になる。さらに、電子輸送層を積層したり、赤色の変換効率を上げるために黄色と赤のドーパント材料を２種類使い３元共蒸着を行う場合には１０種類の材料が必要となる。有機ＥＬデバイス中の有機発光層を真空蒸着で作製する場合、作製効率を上げるため、また大気中の水分やオゾン、一酸化窒素、室内光に触れて劣化しやすい材料を扱う場合は劣化を避けるために、層形成途中においてできるだけ大気や光に晒さず連続で蒸着できる装置を用いることが望ましい。
【０００８】
また陰極にＬｉ、ＬｉＦ、ＣｓＦ、Ｃａ、Ｂａ、Ａｌ、Ａｇ等の電子注入材料や陰極金属材料で２−３種類、封止層の成膜にさらにＳｉＯ、ＭｇＯ、ＧｅＯ等の酸化物絶縁材料が必要となる。金属陰極蒸着以降のプロセスは、金属微粒子や酸化物微粒子の有機膜中への混入による電気短絡を防ぐために有機層蒸着と別の真空蒸着装置やＣＶＤ装置、スパッタ装置等を用いることが望ましい。
【０００９】
生産型の蒸着装置では各材料層毎に真空蒸着室を別にして作製を行うことも可能だが、予算とスペースが限られる実験室用の蒸着装置では有機層と金属陰極、封止層を２〜３つ程度の小型真空チャンバーに分け、有機層蒸着ではできるだけ多数の蒸着ボートや大容量の坩堝を有するクヌードセンセル（Ｋセル）等を真空チャンバーのベースプレート（１７）上に配置し実験を行っている。
【００１０】
しかし、Ｋセルは高価であり、使うるつぼも高価であるため、材料毎にるつぼを準備することは困難であった。使い捨てが可能な安価な金属製抵抗加熱式蒸着ボートを使って蒸着したいという要望が多かったが、溶接ではなくプレス成型で作った安価な蒸着ボートは蒸着材料を入れられる容量が少なく１−２回の蒸着しかできず連続蒸着作業が困難であった。
【００１１】
蒸着装置で用いる基板の大きさは、蒸着装置の大きさや形成される膜膜厚分布の均一性、マスク蒸着の精度の制限から１０ｃｍ角から３０ｃｍ角程度までの基板を用い、基板を回転させながら蒸着する装置が多い。しかし、それらの装置の蒸着ボートの配置は、電極ジグがベースプレートまたはフィードスルーカラーから導入された電極ジグに固定されていて容易に変えられず、またＫセル等の蒸着源の場合は、予め設定された基板での膜厚分布が良くなるよう導入ポートの位置と角度が固定されているために、基板が大きくなった場合には膜厚分布が悪くなったり、基板が小さい場合には蒸着材料の無駄になる割合が増す問題があった。
【００１２】
本発明者が正方形基板に蒸着する場合の膜厚分布を鋭意検討を行ったところ、膜厚を均一にするためには蒸着ボートと基板の距離を基板の１辺の長さの３倍とし、基板を回転させながら基板に内接する円を蒸着ボート上へ垂直射影した円ラインに交わる位置に蒸発孔を配置し蒸着材料を蒸着すると、±３％以内の膜厚分布で蒸着を行えることが分かった。膜厚分布が±３％より大きい場合は、ＥＬディスプレイの輝度ムラや特性のバラつきが生じる原因になるためできるだけ±３％以内にしたい要望があった。なお、膜厚分布の値の計算は基板内の（最高膜厚−最小膜厚）×（最高膜厚＋最低膜厚）／１００で計算した。
【００１３】
しかし、このように蒸発孔を配置した場合、基板の内接円の外側では常に内側から蒸着材料が付着するため、基板上の微小な凸凹に対するステップカバレッジが悪くなってしまう。すなわち、凹凸の影になった部分においてピンホールや膜が薄い部分が生じショートの原因になるという問題があった。
【００１４】
そこで、ショートを防止するために、蒸発孔を基板の外接円の外側の円ラインに配置し、基板と蒸着ボートの距離を配置した円ラインの直径の３倍の距離とし、蒸着膜の形成を行なった場合、ステップカバレッジは向上し、膜厚分布も維持される。しかし、蒸発孔が基板の外接円の外側にあるため、蒸着材料が基板に付着しない割合が増え、場合によっては１ｇ当たり数万円から数十万円する高価な有機蒸着材料が無駄になってしまい、蒸着材料の利用効率が低下するという問題があった。そのため、基板の大きさが変わっても膜厚分布と蒸着材料の利用効率を適正にでき、かつ、膜にピンホールが生じ難い蒸着方法が求められていた。
【００１５】
また、従来の昇華性材料用の市販の蒸着ボートの大きさは、大きいもので長さ１０ｃｍ、幅１６ｍｍ程度であり、従来の電極ジグ（７）は上面から見て長さ１５ｃｍ、幅３ｃｍ程度となる。図８に従来の蒸着装置における蒸着ボートの配置例の模式図を示した。図８示すように１５ｃｍ角程度の基板に蒸着する場合を考えると、１５ｃｍ角基板に内接する円を蒸着ボート上へ垂直射影した円（１９）と交わる位置に配置できる蒸着ボートの数は実用上の大きさで４つが限度であった。
【００１６】
図９に８つの蒸着ボートを放射状に配置した場合の模式図を示した。２５ｃｍ基板の場合で考えると蒸着ボートの中心にある蒸発孔の電極ジグの端からの位置は７．５ｃｍのところになり、蒸着ボート間の材料の付着を防ぐ仕切板（１２）等の内部ジグに電極ジグ（７）が接触しない配置を考えると蒸発孔の位置は放射配列の中心から約１２．５ｃｍ以上離す必要があった。その場合２５ｃｍ角以上の基板サイズの場合でないと基板に内接する円が垂直投影された円に交わる位置に配置するのは困難であった。
【００１７】
一方、従来の蒸着ボートでは蒸着ボートの幅Ｄ１が１６ｍｍ〜１８ｍｍの大きさのボートであっても容器部の深さＨ２は３ｍｍ〜５ｍｍであった。蒸着材料を入れる容器部の深さが十分でないと入れられる蒸着材料の量が制限され、小まめに蒸着装置の真空を破り材料を足す必要が生じ、連続で蒸着ができない問題があった。
【００１８】
蒸着ボートの容器部の幅Ｄ２を大きくすれば、深さＨ２が浅くても入れられる蒸着材料の量を増やせるが、蒸着ボートの幅は狭くし、基板の回転範囲の垂直投影面内に多数の蒸着ボートを並べて連続して蒸着を行いたい要望があった。そのため、できるだけＨ２／Ｄ１およびＨ２／Ｄ２の比を大きい蒸着ボートを用いて蒸着材料を多く入れたいという要求があった。
【００１９】
しかし、従来の蒸着材料に用いられている、タンタル、モリブデン、タングステンから選ばれる高融点金属の引っ張り試験における伸びは高々５％〜４０％程度であり、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ厚の薄板のプレス加工で容器部の深さＨ２を容器部の幅Ｄ２以上に深絞りプレス加工しようとすると亀裂が生じる場合があったため深い容器部を形成することはできなかった。
【００２０】
特許文献１では従来の昇華性材料用の蒸着ボートに網目付中板を取り付けた例について述べている。蒸着ボートの材質としてタンタル、モリブデン、タングステン、白金、ニッケル等を用いることができると記載がある。また、網目の材料にはＮｉステンレスを用いても良い記載がある。しかし、容器部の深さに関する記載はなく、このような従来の蒸着ボートに入れられる蒸着材料の量が少ない問題や、蒸着に用いる場合の蒸着装置内での蒸着ボートの配列についての問題の記載は無かった。
【００２１】
特許文献２では量産型の大口径基板用真空蒸着装置向けに、カーボングラファイト製等の坩堝型の蒸発源を用いることが記載されている。しかし、大きさ等の記述は無く、このような大型蒸着装置向けの坩堝型の蒸発源は一般的に非常に高価である。またその熱容量が大きいことと、間接加熱で応答性が悪いため設定温度以上に加熱されるオーバーシュートが生じ易く温度の急速な昇温は困難であった。そのため蒸着温度に達するまでに１時間以上かかる問題があった。
【００２２】
直接通電加熱する蒸着ボートは安価で、一般的に熱容量も小さく設定温度までの分単位の急速な昇温が可能で簡便であるため、より多くの材料を仕込める蒸着ボートが望まれていた。
【特許文献１】特開平７−１２６８３８号公報
【特許文献２】特開平１１−５０２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、１５ｃｍ角程度の小さな基板から３０ｃｍ以上の大きな基板に対して、基板内の膜厚分布が良好であり、且つステップカバレッジの悪化によるピンホールが生じにくい蒸着膜を、蒸着材料の利用効率よく形成することを課題としたものである。さらに、多数の蒸着源を配置でき、蒸着材料の注ぎ足しや蒸着ボートの交換頻度を減らし多層成膜における連続蒸着作業の効率を上げることを課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するために請求項１に係る発明は、少なくとも蒸着材料を入れる容器部を有する底板と蒸発孔を有するカバーからなる抵抗加熱式昇華性材料用金属製蒸着ボートを用い、該蒸着ボートの両端の電極板部から通電し、容器部を加熱することにより該容器部内の蒸着材料を蒸発させ、基板上に薄膜形成を行なう蒸着方法において、蒸着ボートの蒸発孔を２つ以上の直径の異なる同心円の円周上に配置し、該蒸発孔を配置した２つ以上の円周の少なくとも１つが基板に内接する円を垂直投影したときの円周上または円周内側にあり、且つ、少なくとも１つが基板に外接する円を垂直投影したときの円周上または円周外側にあることを特徴とする蒸着方法とした。
【００２５】
請求項２に係る発明は、前記蒸着ボートの電極板部の少なくとも一方が底板側にＬ字型に折り曲げ加工されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の蒸着方法とした。
【００２６】
請求項３に係る発明は、前記蒸着ボートのカバーが２つ以上の蒸発孔を有していることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の蒸着方法とした。
【００２７】
請求項４に係る発明は、前記蒸着ボートの底板にある容器部において、該容器部の深さをＨ２、容器部幅をＤ２としたときにＨ２／Ｄ２が１以上４以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸着方法とした。
【発明の効果】
【００２８】
本発明により、小さい基板から大きい基板まで広い範囲のサイズの基板に対し、膜厚分布が良好で、基板上の凹凸によるピンホール欠陥の無い蒸着膜を蒸着材料の損失を少なく形成することができた。
【００２９】
電極板部の一方をＬ型に直角に曲げた蒸着ボートを用いることにより、より多くの蒸着ボートを配置することが可能となった。また、蒸発孔を２つ以上有するカバーからなる蒸着ボートを用いることにより、より多くの蒸発孔を配置することが可能となった。また、蒸着ボートの容器部を深くすることにより、蒸着材料を多く入れることができ、試料交換または補充の無い連続蒸着が可能になった。以上より、信頼性の高い有機ＥＬ素子や光電池、トランジスタ等のデバイスを作製することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の抵抗加熱式の金属製蒸着ボートは、それぞれ厚さ０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの金属製薄板からなる蒸着材料を入れる容器部を有する底板、少なくとも２つの穴またはメッシュ状の穴の開いた中板、少なくとも１つ以上の蒸発孔が開いたカバーの３枚を順に重ね、または底板とカバーの２枚を重ね組み立てられている。図３及び図４に蒸着ボートの模式図を示した。図３では蒸着ボートは蒸発孔を１つ有し、電極板部の一方がＬ字型に折り曲げ加工をしたものである。図４では蒸着ボートは蒸発孔を３つ有し、電極板部の一方がＬ字型に折り曲げ加工をしたものである。なお、電極板部の両方をＬ字加工にすることも可能である。
【００３１】
これらの蒸着ボートは電極ジグユニットに固定され通電加熱される。図１４、図１５に蒸着ボートを電極ジグユニット（７−３）に取り付けた例の模式図を示した。Ｌ字形に曲げた電極板部を上方から垂直に電極ジグに挿入でき、側方からではなく上方からネジまたはボルトで蒸着ボートを固定でき、かつ蒸着ボートの底にバネによる温度測定用の熱電対押し付け機構が付き、かつ１対の電極ジグと熱電対押し付け機構が単位となってスライドできる。
【００３２】
Ｌ字型に曲げた電極版部は電極ジグの差込口（７−４）に上から差込まれ、穴の開いた三角柱のコマ（７−５）をネジまたはボルト（７−６）で締めこむことにより締め付け固定される。蒸着装置のベースプレート（１７）からは蒸着ジグの数に対応した銅製の凹型断面の電極レール（７−７）が放射状に取り付けてあり、銅製の角材でできた電極ジグの１対の電極棒（７−８）をこの溝（７−９）に差し込む。
【００３３】
図１４の場合は１台の電極ジグユニットをレール上でスライドできる。図１５の場合は３０ｃｍ角以上といった大きな基板に対応して２台の電極ジグユニットをスライドして蒸着ボートの位置を調整できるようにした場合である。中央のレールはアースに接続され２台の電極ジグユニットで共通に使われる。レールの側面には２ｃｍ間隔程度で固定穴（７−１０）が開けてあり、放射方向にスライドさせ適当な位置で電極ジグをボルトで固定できる。電極レールの長さは８ｃｍ程度であり５ｃｍから６ｃｍ程度スライドすることができる。
【００３４】
図７に本発明の蒸着装置の模式図を示した。蒸着ボート（１８）と基板（１３）との距離は、蒸着する基板の長辺の２倍から３倍に基板回転上下装置（１４）の高さを調整する。これより高さが低い場合は膜厚分布が悪くなり、±３％以内の分布になり難い。これより距離が高い場合は基板以外に付着する割合が増え材料の無駄が多くなる。基板回転速度は毎分５回転から６０回転程度で行う。多元蒸着を行う場合は、膜厚方向での組成が均一になるように蒸着速度は毎秒０．１ｎｍ程度に遅めにし、回転速度は毎分２０回転以上にすることにより均一な組成になる。
【００３５】
２元蒸着の場合、回転数が遅い場合は蒸着している蒸着ボートに近い方の材料が蒸着膜中で濃く蒸着されることにより不均一になる。基板の上下は基板回転上下装置の回転軸をベローズに通し空気圧、またはサーボモーターを使ったアクチェーターで上下に動かす。
【００３６】
基板は通常基板ホルダーに入れ基板回転上下装置に固定される。基板の必要な部分にのみ蒸着にされるよう蒸着マスクを重ねて固定しても良い。蒸着による輻射熱による温度上昇を防ぐために基板回転上下装置には通常水冷機構をつけ、伝熱性の高いゴムシートを冷却表面に貼り付け接触性を良くし基板を冷却する。
【００３７】
各蒸着ボートを仕切板で区切り蒸着センサー（１５）を設置することにより個別の蒸着ボートからの蒸着速度を制御することができ、各蒸着材料の蒸着速度を独自の制御し３元共蒸着も容易に行なえる（図７参照）。直径６０ｃｍ程度の真空蒸着装置の場合は３０ｃｍ角程度までの基板に蒸着することができ、蒸着ボートを放射状に８方向に配置が可能だが、より大きな基板に蒸着を行う場合には蒸着装置の直径をさらに大きくし、設置できる蒸着ボートの数を１０以上に増やすこともできる。
【００３８】
本発明の基板回転式蒸着装置における蒸着ボートの配置例の模式図を図１０、図１１、図１２、図１３に示した。仕切り板や膜厚センサー等は省いて図示してある。ベースプレート上に蒸着ボートをセットした蒸着ジグユニットを放射状に１つ以上配置し、基板の大きさに合わせて位置を移動できるようにしてある。
【００３９】
図１０は容器部の中央からずらした蒸発孔を１つ有する８つの蒸着ボートを放射状に配置した模式図である。蒸発孔を容器部の中央からずらすことにより蒸発孔の位置を中心近くに配置することが可能であり、１５ｃｍ以下の小さいサイズの基板を蒸着する場合有利である。また、３０ｃｍ角程度以上の大きいサイズの基板を蒸着する場合には電極ジグユニットを逆向きに取り付けることにより蒸発孔の位置を蒸着装置の側壁に近づけることも可能となる。
【００４０】
８つある蒸着ボートのうち４つの蒸着ボートの蒸発孔を蒸着ボート上で回転する基板に内接する円を垂直投影した円周上に配置し、さらに、残り４つの蒸着ボートの蒸発孔を基板に外接する円を垂直投影した円周上に配置することで、基板の凹凸による影を無くしピンホールの発生を防ぐことができ、且つ膜厚分布のよい蒸着膜を得ることができる。
【００４１】
図１１は蒸発孔を２つ有している８つの蒸着ボートを放射状に配置した模式図である。これは主に基板の大きさが３０ｃｍ角以下の場合に用いられる。蒸着ボートと基板間の距離は基板の長辺の２倍から３倍離す。蒸着ボート上の蒸発孔の一方を蒸着ボート上で回転する基板に内接する円を垂直投影した円周上に配置し、さらに、蒸発孔のもう一方を基板に外接する円を垂直投影した円周上に配置することで、基板の凹凸による影を無くしピンホールの発生を防ぐことができ、且つ膜厚分布のよい蒸着膜を得ることができる。
【００４２】
図１２は中央の蒸発孔の直径が他の蒸発孔の直径よりも大きくした蒸着ボートを放射状に配置した模式図である。蒸着ボートと基板間の距離は基板の長辺の２倍程度離す。直径１ｍｍから１．５ｍｍの内側の蒸発孔（９−３）を蒸着ボート上で回転する基板に内接する円を蒸着ボートのある面上に垂直投影した円周内に配置することで材料の利用効率を高めることができる。直径１．５ｍｍから３ｍｍの大きい中央の蒸発孔（９−１）を蒸着ボート上で回転する基板に内接する円を蒸着ボートのある面上に垂直投影した円周上に配置することで膜厚分布を良くすることができる。
【００４３】
直径１ｍｍから１．５ｍｍの外側の蒸発孔（９−２）を蒸着ボート上で回転する基板に外接する円を蒸着ボートのある面上に垂直投影した円上または円外に配置することで膜厚分布をさらに良くし、かつ蒸着の影を無くしピンホールの発生を防ぐことができる。
【００４４】
図１３は１６個の蒸着ボートを放射状に配置した模式図である。これは主に基板の大きさが３０ｃｍ角以上の場合に用いられる。蒸着ボートと基板間の距離は基板の長辺の２倍から３倍離す。８つの蒸着ボートの蒸発孔を蒸着ボート上で回転する基板に内接する円を垂直投影した円周上に配置し、さらに、残り８つの蒸着ボートの蒸発孔を基板に外接する円を垂直投影した円周上に配置することで、基板の凹凸による影を無くしピンホールの発生を防ぐことができ、且つ膜厚分布のよい蒸着膜を得ることができる。
【００４５】
図１０、図１１、図１２、図１３において蒸発孔の直径および蒸発孔の配置は膜厚分布、材料利用効率、ショート防止を考慮して決定される。なお、蒸発孔の直径が２ｍｍ以上大きい場合は、内部の粉体が蒸着中に飛び出し易くなるため、中板の穴の直径を蒸発孔より小さめにし数を増やすか、またはメッシュ状にするのが好ましい。また、図１０や図１３のように蒸発孔が１つである蒸着ボートを用い、各蒸発孔を個別に制御した方が蒸発孔の位置の調節が容易である。
【００４６】
蒸着ボートに用いられる金属は好ましくは６００℃以上の耐熱性と実用強度を持つ材料から選ばれ、より好ましくはモリブデン、タンタル、ニオブ、ニッケル、ステンレス、超塑性金属から選ばれる。
【００４７】
蒸着ボートの深さと幅の比Ｈ２／Ｄ２を１以上４以下とすることで、従来の高融点金属薄板をプレス成型して底板容器部の凹部を形成したＨ２／Ｄ２値０．４以下の従来の蒸着ボートと比べ３倍〜１０倍程度蒸着材料を入れることが可能となる。
【００４８】
本発明の蒸着ボートに用いる底板用材料としては、粉末冶金法で製造した９９．９％以上の超高純度のニッケル２７０の薄板、または、７００℃から１０００℃における引っ張り試験での伸びが３００％以上の超塑性金属の薄板、ランクフォード値が２以上、好ましくは２．５以上の低炭素フェライト系ステンレスの薄板等から選んで使うことができ、それらの材料はヒビ割れの無い超深絞りプレス成型加工が可能である。
【００４９】
Ｈ２／Ｄ２が２以上の場合は好ましくは超塑性金属の板を高温プレスすることにより成型する。本発明で用いる超塑性金属は高温での引っ張り試験で３００％以上伸びる金属材料である。例えばＦｅ  ２６．２重量％、Ｃｒ  ３４．９重量％、Ｔｉ０．５８重量％を含むＮｉ合金板（７９５℃から８５５℃での伸び率１０００％以上）やＦｅ６５質量％、Ｃｒ２５質量％、Ｎｉ７質量％、Ｍｏ３質量％からなる１μｍ以下のフェライト相とオーステナイト相が混合した０．５ｍｍ厚の２相ステンレス板（１０００℃で伸び率１０００％）等を用いることができる。
【００５０】
また、有機物を蒸着する場合の加熱温度は通常２００℃から４００℃程度であるので、材料成分中に４００℃で１０−１１Ｔｏｒｒ以上の蒸気圧があるＺｎや金属化合物等は含むべきではない。より好ましくはＡｇ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ等のように有機物を蒸着する場合の上限温度と考えられる６００℃で１０−１１Ｔｏｒｒ以上の蒸気圧を示す高蒸気圧成分を含まない材料が好ましい。
【００５１】
Ｈ２／Ｄ２を４より大きくした場合はヒビや亀裂が入る場合があり、また容器部の底付近を流れる電流が低下し容器部底の温度が上部より低くなり、蒸着ボート中の蒸着材料が少なくなるにつれ高温の上部で材料が熱分解する問題が生じる。
【実施例１】
【００５２】
以下、本発明を有機発光層を蒸着する場合において詳しく説明するが、本発明の方法を用いることにより、他の正孔輸送層、陰極層、封止層を蒸着する場合においてもを同様に行なうことができ、膜厚分布の良いピンホール欠陥の少ない膜をスピーディーに得ることができた。図１に蒸発孔を３つ有し、電極板部の一方にＬ字折り曲げ加工を行なった蒸着ボートの模式図を示した。
【００５３】
０．１ｍｍ厚のＭｏ板を金型を使って絞りプレス成型加工、切断、曲げ加工を行ない図１の模式図の底板（２）を作製した。０．１ｍｍ厚のカバー（４）および０．０５ｍｍ厚の中板（３）を同じ材質でプレス成型加工し、切断、曲げ加工、穴あけ、電解研磨を行ない組み立て本発明の蒸着ボートを作製した。蒸着ボートの寸法は、図１の模式図においてＬ１＝１００ｍｍ、Ｌ２＝６０ｍｍ、Ｌ３＝４０ｍｍ、Ｌ４＝１５ｍｍ、Ｌ５＝１０ｍｍ、Ｄ１＝１８ｍｍ、Ｄ２＝１４ｍｍ、Ｈ１＝３ｍｍ、Ｈ２＝５ｍｍ、Ｈ３＝２０ｍｍとした。カバーの中心に直径１．５ｍｍの穴をドリルで１ヶ所開け蒸発孔とした。中板には直径１．５ｍｍを２ヶ所あけた。
【００５４】
該蒸着ボートに（化１）に示す有機発光材料の粉体を０．４ｇ入れ、電極ジグユニットにセットし、ターボポンプ（排気速度３００Ｌ／ｓ）付蒸着装置（真空チャンバー直径６０ｃｍ、蒸着ボートと基板間の高さ７５ｃｍ）のベースプレートに図１０の蒸着ボート（２１）に示すように蒸発孔の位置が内側と外側の２種類になるように放射状に並べた。各蒸着ボートの温度はボートの底にシース熱電対をバネで押し当て測定した。０．０００４Ｐａ下、蒸着ボートにサイリスタ式交流蒸着電源から通電し２５０℃に加熱した。
【００５５】
【化１】
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【００５６】
水晶振動式膜厚計で蒸着速度をモニターし、蒸着速度が安定後基板を覆っていたシャッターを開け、ＩＴＯ透明電極パターンの上にＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）ベンジジンからなる正孔輸送層を５０ｎｍ形成した２５ｃｍ角の基板を基板回転上下装置に取り付け、蒸着ボート上７５ｃｍの高さで毎分１０回転させた。蒸発孔が内側と外側に設置した蒸着ボートを各１つ選び同時に０．１ｎｍ／秒で約１００ｎｍの厚さに真空蒸着を行ったところ±３％以内の膜厚分布であった。その後陰極としてＬｉＦを０．５ｎｍ、Ａｌを２００ｎｍ積層してＥＬ素子を作製したが基板の周辺部においてもショートは無かった。蒸着１回分で蒸着ボート内の材料はほぼ無くなった。
【実施例２】
【００５７】
図２に蒸発孔を２つ有し、電極板部の一方にＬ字に折り曲げ加工を行なった蒸着ボートの模式図を示した。なお、図１、図２には寸法記号を記載した。０．０５ｍｍ厚のＮｂ板を金型を使って絞りプレス成型加工、切断、曲げ加工を行ない図２の模式図の底板（２）を作製した。０．１ｍｍ厚のカバー（４）および０．０５ｍｍ厚の中板（３）を同じ材質でプレス成型加工し、切断、曲げ加工、穴あけ、電解研磨を行ない組み立て本発明の蒸着ボートを作製した。
【００５８】
蒸着ボートの寸法は、図２の模式図においてＬ１＝１００ｍｍ、Ｌ２＝８０ｍｍ、Ｌ３＝６０ｍｍ、Ｌ４＝３０ｍｍ、Ｌ５＝１０ｍｍ  、Ｌ７＝５０ｍｍ、Ｄ１＝１８ｍｍ、Ｄ２＝１４ｍｍ、Ｈ１＝３ｍｍ、Ｈ２＝５ｍｍ、Ｈ３＝２０ｍｍとした。カバー、中板には直径１．５ｍｍを各２ヶ所ドリルであけた。
【００５９】
該蒸着ボートに（化１）に示す有機発光材料の粉体を０．４ｇ入れ、図１５に示す電極ジグユニットにセットし、ターボポンプ（排気速度３００Ｌ／ｓ）付蒸着装置（真空チャンバー直径６０ｃｍ、蒸着ボートと基板間の高さ４５ｃｍ）のベースプレートに図１１の蒸着ボート（２１）に示すように蒸発孔の位置を調節し放射状に並べた。蒸着ボートの温度はボートの底にシース熱電対をバネで押し当て測定した。０．０００４Ｐａ下、蒸着ボートにサイリスタ式交流蒸着電源から通電し２５０℃に加熱した。
【００６０】
水晶振動式膜厚計で蒸着速度をモニターし、蒸着速度が安定後基板を覆っていたシャッターを開け、ＩＴＯ透明電極パターンの上にＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）ベンジジンからなる正孔輸送層を５０ｎｍ形成した１５ｃｍ角の基板を基板回転上下装置に取り付け、蒸着ボート上４５ｃｍの高さで毎分１０回転させた。０．１ｎｍ／秒で約１００ｎｍの厚さに真空蒸着を行ったところ±３％以内の膜厚分布であった。その後陰極としてＬｉＦを０．５ｎｍ、Ａｌを２００ｎｍ積層してＥＬ素子を作製したが基板の周辺部においてもショートは無かった。蒸着３回分で蒸着ボート内の材料はほぼ無くなった。
【実施例３】
【００６１】
０．１ｍｍ厚のＴａ板を金型を使って絞りプレス成型加工を行ない実施例１と同様の寸法にプレス成型で底板、中板、カバーを作製した。さらにＬ６＝２５ｍｍの位置に直径１．０ｍｍの穴をドリルで開けた。中板には直径２ｍｍの穴をドリルで２ヶ所開けた。
【００６２】
該蒸着ボートに（化１）に示す有機発光材料の粉体を０．４ｇ入れ、図１４に示す電極ジグユニットにセットし、ターボポンプ（排気速度３００Ｌ／ｓ）付蒸着装置（真空チャンバー直径６０ｃｍ、蒸着ボートと基板間の高さ４５ｃｍ）のベースプレートに図１２の蒸着ボート（２１）に示すように蒸発孔の位置を調節し放射状に並べた。蒸着ボートの温度はボートの底にシース熱電対をバネで押し当て測定した。０．０００４Ｐａ下、蒸着ボートにサイリスタ式交流蒸着電源から通電し２５０℃に加熱した。
【００６３】
水晶振動式膜厚計で蒸着速度をモニターし、蒸着速度が安定後基板を覆っていたシャッターを開け、ＩＴＯ透明電極パターンの上にＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）ベンジジンからなる正孔輸送層を５０ｎｍ形成した１５ｃｍ角の基板を基板回転上下装置に取り付け、蒸着ボート上４５ｃｍの高さで毎分１０回転させた。０．１ｎｍ／秒で約１００ｎｍの厚さに真空蒸着を行ったところ±３％以内の膜厚分布であった。その後陰極としてＬｉＦを０．５ｎｍ、Ａｌを２００ｎｍ積層してＥＬ素子を作製したが基板の周辺部においてもショートは無かった。蒸着７回分で蒸着ボート内の材料はほぼ無くなった。
【実施例４】
【００６４】
Ｎｉ３８．３重量％、Ｆｅ２６．２重量％、Ｃｒ３４．９重量％、Ｔｉ０．５８重量％からなる超塑性Ｎｉ合金の０．５ｍｍ厚の板を８５０℃において金型を使って深絞りプレス成型加工を行ない図２の模式図の穴開け前の底板（２）を作製した。０．１ｍｍ厚のカバー（４）および０．０５ｍｍ厚の中板（３）を同じ材質でプレス成型加工し切断、曲げ加工、穴あけ、電解研磨後本発明の蒸着ボートを作製した。
【００６５】
蒸着ボートの寸法は、図２の模式図においてＬ１＝８０ｍｍ、Ｌ２＝６０ｍｍ、Ｌ３＝４０ｍｍ、Ｌ４＝２０ｍｍ、Ｌ５＝１０ｍｍ、Ｄ１＝１８ｍｍ、Ｄ２＝１４ｍｍ、Ｈ１＝３ｍｍ、Ｈ２＝１４ｍｍ、Ｈ３＝２０ｍｍとした。カバーの中心に直径２ｍｍの穴を１ヶ所開け蒸発孔とした。中板には直径１．５ｍｍを２ヶ所ドリルであけた。
【００６６】
該蒸着ボート内に（化１）に示す有機発光材料の粉体をプレスし４ｇ入れ、図１５に示す電極ジグユニットにセットし、ターボポンプ（排気速度３００Ｌ／ｓ）付蒸着装置（真空チャンバー直径６０ｃｍ、蒸着ボートと基板間の高さ９０ｃｍ）のベースプレートに図１３の蒸着ボート（２１）に示すように蒸発孔の位置を調節し放射状に並べた。蒸着ボートの温度はボートの底にシース熱電対をバネで押し当て測定した。０．０００４Ｐａ下、蒸着ボートにサイリスタ式交流蒸着電源から通電し２５０℃に加熱した。
【００６７】
水晶振動式膜厚計で蒸着速度をモニターし、蒸着速度が安定後基板を覆っていたシャッターを開け、ＩＴＯ透明電極パターンの上にＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）ベンジジンからなる正孔輸送層を５０ｎｍ形成した４０ｃｍ×３０ｃｍ角の基板を基板回転上下装置に取り付け、蒸着ボート上９０ｃｍの高さで毎分１０回転させた。内側と外側の蒸着ボートから各１つ選びそれぞれ０．１ｎｍ／秒の蒸着速度で基板上に１００ｎｍの厚さに真空蒸着を行ったところ±３％以内の膜厚分布であった。
【００６８】
その後、陰極としてＬｉＦを金属製蒸着ボート０．５ｎｍ、ＡｌをＰＢＮコート付カーボンボートから２００ｎｍ有機発光材料の蒸着時と同様な蒸着ボート配列で真空蒸着を行い積層し封止した。得られたＥＬ素子は基板の周辺部においてもショートやダークスポット発生は無かった。蒸着１５回分で蒸着ボート内の材料はほぼ無くなった。ボートは内側、外側を組みにして８組以上設置できるので同じ材料を蒸着する場合には１２０回以上の連続蒸着が可能である。また、８組とも同じ材料で同時に蒸着を行なえば、８分の１の時間で蒸着を行なうこともできる。
【００６９】
（比較例１）
実施例４において、内側に配置した蒸着ボートからのみ有機正孔輸送層、発光層、陰極層の蒸着を行った以外は同様にＥＬ素子を作製した。得られた素子は基板に内接する円の外側の周辺部分で作製された素子において印加電圧を上げていくとショートしやすい素子が生じた。また、基板に内接する円の外側の周辺部分で作製された素子において陰極のピンホールによるダークスポットが発生した。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
上述の発明は、有機エレクトロルミネッセント素子やディスプレレイ、有機半導体、有機太陽電池等の研究開発の際の薄膜形成のための真空蒸着方法として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】は本発明の蒸着ボートの模式図である。
【図２】は本発明の蒸着ボートの模式図である。
【図３】は本発明の蒸着ボートの斜視図である。
【図４】は本発明の蒸着ボートの斜視図である。
【図５】は従来の蒸着ボートの斜視図である
【図６】は従来の蒸着ボートを電極ジグに取り付けた電極ジグユニットの模式図である。
【図７】は本発明の蒸着装置の模式図である。
【図８】は従来の蒸着ボートの配置例の模式図である。
【図９】は従来の蒸着ボートの配置例の模式図である。
【図１０】は本発明の蒸着ボートの配置例の模式図である。
【図１１】は本発明の蒸着ボートの配置例の模式図である。
【図１２】は本発明の蒸着ボートの配置例の模式図である。
【図１３】は本発明の蒸着ボートの配置例の模式図である。
【図１４】は本発明の蒸着ボートをを電極ジグに取り付けた電極ジグユニットの模式図である。
【図１５】は本発明の蒸着ボートをを電極ジグに取り付けた電極ジグユニットの模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
１・・・容器部
２・・・底板
３・・・中板
４・・・カバー
５・・・蒸着材料
６・・・電極板部
７・・・電極ジグ
７−２、７−３・・・電極ジグユニット
７−４・・・差込口
７−５・・・コマ
７−６・・・ネジまたはボルト
７−７・・・電極レール
７−８・・・電極棒
７−９・・・溝
７−１０・・・穴
８・・・ガイド部
９、９−１、９−２、９−３・・・・蒸発孔
１０・・・熱電対
１１・・・絶縁板
１２・・・仕切り板
１３・・・基板
１４・・・基板回転上下装置
１５・・・水晶振動式膜厚センサー
１６・・・真空着チャンバー
１７・・・ベースプレート
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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