(57)【要約】【課題】ライン状の蒸発源を複数用い、複数の蒸発材料を混合して蒸着を行う際、膜厚方向において、蒸発材料の混合比が一定となる均質な薄膜を形成することができる真空蒸着装置を提供する。【解決手段】複数のライン状の蒸着源を備えた真空蒸着装置において、蒸発容器８ａ、８ｂの放出孔１３ａ、１３ｂから放出された蒸発材料の蒸気の単位時間当たりの蒸着量が等しくなる等厚面１９ａ、１９ｂを、蒸発容器８ａ、８ｂ各々について求め、等厚面１９ａ、１９ｂの接する位置が基板４の蒸着面で一致するように、蒸発容器８ａ、８ｂを配置した。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発材料を内部に収容し、複数の放出孔を線状に配置した蒸発容器を、前記複数の放出孔の配置方向と平行に複数配置し、
前記蒸発容器を各々加熱することにより、前記蒸発材料を各々気化又は昇華させて、前記複数の放出孔から前記蒸発材料の蒸気を各々放出させると共に、前記複数の放出孔の配置方向に垂直な方向に、基板及び前記蒸発容器を相対的に移動させて、前記基板全面に前記蒸発材料を混合して蒸着させる真空蒸着装置において、
前記蒸発容器の前記放出孔から放出された前記蒸発材料の蒸気の単位時間当たりの蒸着量が等しくなる等厚面を、前記蒸発容器各々について求め、
前記等厚面の接する位置が前記基板上で全て一致するように、前記蒸発容器を各々配置したことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の真空蒸着装置において、
前記蒸発容器が当該蒸発容器から突設されたノズルを有し、当該ノズルを貫通して、前記放出孔が設けられた場合、
前記蒸発容器を各々立設して配置し、前記等厚面の接する位置が前記基板上で全て一致するように、前記ノズルを各々傾けたことを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の真空蒸着装置において、
前記蒸発容器内部に前記蒸気が通過する複数の通過孔を有する整流板を設け、前記複数の放出孔の配置方向における単位長さあたりのコンダクタンスについて、前記通過孔によるコンダクタンスを、前記放出孔によるコンダクタンスと比例するようにしたことを特徴とする真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板等の被蒸着体に複数の蒸発材料を同時に蒸着させて、薄膜を形成する真空蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空蒸着装置は、真空容器内に蒸発材料を収容した蒸発容器と被蒸着体を配置し、真空装置内を減圧した状態で、蒸発容器を加熱し、蒸発材料を溶融し、蒸発又は昇華により気化させ、気化された蒸発材料を被蒸着体の表面に堆積させて薄膜を形成するものである。上記真空蒸着装置では、蒸発容器の加熱方法としては、蒸発材料を入れた蒸発容器を外部ヒータにより加熱する外熱法等が用いられている。近年では、真空蒸着装置を用いることで、金属材料による金属薄膜や酸化物薄膜の形成に限らず、有機材料の蒸着による有機薄膜や複数の有機材料を用いた同時蒸着による低分子有機薄膜の形成が行われており、例えば、フラットパネルディスプレイの有機エレクトロルミネセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と略す。）の形成等に用いられている。
【０００３】
真空蒸着装置では、基板等に複数の蒸発材料を同時に蒸着（同時蒸着）させて、薄膜を形成することも可能である。例えば、有機ＥＬ素子の蒸着工程において、発光層を形成する際には、蒸発材料として、ホスト材料と蛍光材料とを用い、これらを同時蒸着することにより、発光層を形成している。従って、発光層を形成する際には、ホスト材料と蛍光材料の混合比が発光層の特性を左右する重要な要素となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０９５２７５号公報
【特許文献２】特開２００２−３４８６５８号公報
【特許文献３】特開２００６−５７１７３号公報
【特許文献４】特開２００６−２４９５７２号公報
【特許文献５】特開２００９−１２７０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液晶ディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイは、大画面化と共に基板の大型化が進んでいる。有機ＥＬ素子も、ディスプレイ及び照明に適用可能であり、同様に大基板化が望まれている。有機ＥＬディスプレイは、基板上に均一かつ均質な薄膜を蒸着する必要があるが、基板が大型化すると、均一かつ均質な薄膜を形成することが難しくなってきている。特に近年、益々パネルの高品質化が要求されており、更に高い均一化、均質化が求められている。
【０００６】
従来の真空蒸着装置には、ライン状に並ぶ複数の開口を介して蒸発材料を蒸発させる蒸発源を備え、大型基板に対して、蒸発源と基板とを相対的に移動させながら蒸着することにより、膜厚が比較的均一な薄膜を形成するものがある（特許文献１）。近年、高価な有機材料の高い使用効率による製造コスト低減と、高速成膜による高い生産性とを要求され、蒸発源と基板の間の距離を近づけることにより、これらの要求を達成している。このような装置において、ライン状の蒸着源を２つ並べて、同時蒸着を行う場合、蒸着した薄膜の膜厚方向において、蒸着した蒸発材料の混合比が変化してしまい（詳細は、後述の図５で説明する。）、均質な薄膜を形成することは容易でない。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、ライン状の蒸発源を複数用い、複数の蒸発材料を混合して蒸着を行う際、膜厚方向において、蒸発材料の混合比が一定となる均質な薄膜を形成することができる真空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】
【０００８】
上記課題を解決する第１の発明に係る真空蒸着装置は、
蒸発材料を内部に収容し、複数の放出孔を線状に配置した蒸発容器を、前記複数の放出孔の配置方向と平行に複数配置し、
前記蒸発容器を各々加熱することにより、前記蒸発材料を各々気化又は昇華させて、前記複数の放出孔から前記蒸発材料の蒸気を各々放出させると共に、前記複数の放出孔の配置方向に垂直な方向に、基板及び前記蒸発容器を相対的に移動させて、前記基板全面に前記蒸発材料を混合して蒸着させる真空蒸着装置において、
前記蒸発容器の前記放出孔から放出された前記蒸発材料の蒸気の単位時間当たりの蒸着量（又は、膜厚）が等しくなる等厚面（等膜厚面とも呼ばれる。）を、前記蒸発容器各々について求め、
前記等厚面の接する位置が前記基板上で全て一致するように、前記蒸発容器を各々配置したことを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第２の発明に係る真空蒸着装置は、
上記第１の発明に記載の真空蒸着装置において、
前記蒸発容器が当該蒸発容器から突設されたノズルを有し、当該ノズルを貫通して、前記放出孔が設けられた場合、
前記蒸発容器を各々立設して配置し、前記等厚面の接する位置が前記基板上で全て一致するように、前記ノズルを各々傾けたことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第３の発明に係る真空蒸着装置は、
上記第１、第２の発明に記載の真空蒸着装置において、
前記蒸発容器内部に前記蒸気が通過する複数の通過孔を有する整流板を設け、前記複数の放出孔の配置方向における単位長さあたりのコンダクタンスについて、前記通過孔によるコンダクタンスを、前記放出孔によるコンダクタンスと比例するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１〜第２の発明によれば、蒸発材料の蒸気の単位時間当たりの蒸着量が等しくなる等厚面について、等厚面各々の接する位置が基板上で一致するように、蒸発容器を各々配置したので、膜厚方向において、蒸発材料の混合比が略一定となる均質な薄膜を形成することができる。その結果、より高品質な有機ＥＬ素子等を製造することができる。
【００１２】
第３の発明によれば、ライン状の蒸発容器における蒸発材料の蒸発状態がその長手方向（複数の放出孔の配置方向）において変化しても、蒸発容器内部に複数の通過孔を有する整流板を設け、長手方向における単位長さあたりのコンダクタンスについて、通過孔によるコンダクタンスを、放出孔によるコンダクタンスと比例するようにしたので、長手方向における蒸発材料の蒸気分布を制御して、大型基板においても、前記長手方向における薄膜の膜厚分布をより均一にすることができる。その結果、均質かつ均一な特性の素子を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る真空蒸着装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る真空蒸着装置のライン状蒸発源の一例を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明に係る真空蒸着装置の蒸発容器の加熱機構、制御機構の構成を説明する図であり、（ｂ）は、その変形例である。
【図４】本発明に係る真空蒸着装置の蒸発容器の構成の一例を示す図であり、（ａ）は、その長手方向の断面図、（ｂ）は、その上面図、（ｃ）は、内部の整流板の上面図である。
【図５】（ａ）は、蒸着源が２つの場合の一般的な配置について説明する図であり、（ｂ）は、その場合の搬送方向に沿う位置における蒸着量のプロファイルを示すグラフである。
【図６】（ａ）は、本発明に係る真空蒸着装置において、蒸着源が２つの場合の配置について説明する図であり、（ｂ）は、その場合の搬送方向に沿う位置における蒸着量のプロファイルを示すグラフである。
【図７】本発明に係る真空蒸着装置において、蒸着源が３つの場合の配置について説明する図である。
【図８】本発明に係る真空蒸着装置のライン状蒸発源の他の一例（実施例２）を示す断面図である。
【図９】本発明に係る真空蒸着装置において、ノズル付き蒸着源が２つの場合の配置について説明する図である。
【図１０】本発明に係る真空蒸着装置において、ノズル付き蒸着源が３つの場合の配置について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る真空蒸着装置の実施形態について、図１〜図１０を参照して、その詳細を説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１は、本実施例の真空蒸着装置の構成を示す概略構成図であり、当該真空蒸着装置の基板の搬送方向に垂直な面における断面を示している。本実施例の真空蒸着装置は、有機ＥＬ素子を形成するインライン装置の一部（真空蒸着装置部分）として組み込まれている。従って、以下、一例として、有機ＥＬ素子の有機薄膜の形成を例にとって説明するが、本実施例の真空蒸着装置は、これに限定されるものではなく、例えば、金属材料による金属薄膜、絶縁材料による絶縁薄膜等の形成にも適用可能である。更には、１つの蒸発材料を用いた蒸着だけでなく、複数の蒸発材料を用いた蒸着（多元同時蒸着。蒸発材料が２つの場合には、共蒸着とも呼ぶ。）にも適用可能である。
【００１６】
インライン装置は、複数の処理装置（例えば、真空蒸着装置等）を有するものであり、装置全体を通して、真空容器により構成されており、真空容器内で複数の基板が連続的に搬送されて、基板各々に対して、有機ＥＬ素子形成のための処理（例えば、有機薄膜である発光層の形成、金属薄膜である電極の形成等）が連続して実施できるように構成されている。その際、基板を大気側から真空容器内に搬入したり、真空容器から基板を搬出したりする構成、例えば、仕込室及び取出し室が必要であるが、このような構成は公知の技術であるので、ここでは図示を省略する。
【００１７】
有機ＥＬ素子の有機薄膜を形成する真空蒸着装置では、例えば、図１に示すように、真空容器１が、バルブ２を介して、真空ポンプ３に接続されており、真空容器１の内部が高真空に排気されるようになっている。有機薄膜の蒸着対象となる基板４は、図示しないトレイの中心に配置されており、駆動源５により駆動される搬送ローラ６が回転することにより、トレイと共に、図１の手前から奥の方向へ搬送される。なお、本実施例では、後述の蒸発源２０側の位置を固定し、基板４側を移動させているが、逆に、基板４側の位置を固定し、蒸発源２０側を移動させるようにしてもよい。
【００１８】
基板４が通過する直下には、蒸発材料７が収容された蒸発容器８と、蒸発容器８の周囲に配置された加熱用ヒータ９等を有する蒸発源２０が配置されている。この蒸発源２０は、ライン状の蒸発源として構成されており、基板４の搬送方向に垂直な水平方向（以降、基板４の板幅方向と呼ぶ。）に長く、その長さは、基板４の板幅方向の長さと同等若しくは若干長くしている。多元同時蒸着の場合には、後述の図５、図６に示すように、複数の蒸着源２０を基板４の板幅方向と平行に並立して配置している。
【００１９】
蒸発容器８の上方には、蒸発容器８から蒸発される蒸発材料７の蒸発速度を検出する蒸発速度検出器１０（例えば、水晶モニタヘッド等）が設けられており、この蒸発速度検出器１０は蒸発速度制御器１１に接続されている。蒸発速度制御器１１は、蒸発速度検出器１０で検出された蒸発速度に基づいて、蒸発速度が予め設定した値となるように、加熱電源１２への制御出力を制御しており、加熱電源１２は、制御出力に基づいて制御された電力をヒータ９に供給して、蒸発速度が一定になるように制御している。なお、上記制御は、蒸着時における温度制御であるが、蒸発容器８の温度が蒸発温度に至るまでの温度制御、即ち、昇温制御は、蒸発容器８の底部に設けた熱電対と温調器（共に、図示省略）に切り替え、上記加熱電源１２を用いて、昇温制御を行っている。なお、多元同時蒸着の場合には、蒸着源２０毎に独立して上述の加熱機構、制御機構が備えられている。
【００２０】
このように、蒸発速度検出器１０、蒸発速度制御器１１、加熱電源１２及びヒータ９を用いて、蒸発容器８を加熱することにより、内部に収容した蒸発材料７を気化又は昇華させて、後述する複数の放出孔１３から蒸発材料７の蒸気を一定の蒸発速度で放出させている。そして、基板４の板幅方向は、複数の放出孔１３の配置方向と同じであり、基板４及び蒸発源２０は、それらに垂直な方向に相対移動されているので、これにより、基板４全面に各蒸着源２０からの蒸発材料７を混合して蒸着させることになる。
【００２１】
次に、蒸発源２０の構成を、図２〜図４を用いて詳細に説明する。
【００２２】
図２は、本実施例の蒸発源の断面図であり、ライン状の蒸発源の長手方向に垂直な面における断面図である。多元同時蒸着の場合、各蒸着源は同じ構成となっている。
【００２３】
蒸発源２０内部に配置された蒸発容器８は、基板４の板幅方向に長く、その長さは、基板４の板幅方向の長さと同等若しくは若干長く形成されている。蒸発容器８には、その上面（基板４側の面）に複数の放出孔１３が設けられており、又、放出孔１３と蒸発容器８内部の蒸発材料７との間には、複数の通過孔１８を有する整流板１４が配置されている。詳細は後述の図４において説明するが、放出孔１３と通過孔１８の長手方向の配置位置は、蒸発材料７の蒸着による薄膜の膜厚分布が基板４の板幅方向において均一になるように配置されている。
【００２４】
ヒータ９は、蒸発容器８の出し入れのためと放出孔１３の配置のため、蒸発容器８の上部には配置していない。そのため、放出孔１３の温度低下を補償するために放出孔１３側のヒータ９を密に配置し、下部（蒸発材料７側）のヒータ９を疎に配置している。このような配置により、放出孔１３の温度低下を防止して、放出孔１３における蒸発材料７の詰りを回避することができる。なお、ヒータ９及びその加熱電源１２については、後述の図３において更に説明を行う。
【００２５】
又、放出孔１３の直上の位置を除く、ヒータ９の外周全面に輻射防止板１５を配置しており、この輻射防止板１５は、蒸発容器８の保温と均熱化のために機能している。更に、輻射防止板１５の外周は、内部に冷却水用の流路（図示省略）を有し、冷却水により冷却された水冷ジャケット１６と、放出孔１３の配置位置に対応する位置に開口部１７ａを有し、水冷ジャケット１６の上部開口部に接する防熱板１７とで覆われている。水冷ジャケット１６、防熱板１７は、真空容器１と基板４への熱輻射を防止するために機能しており、防熱板１７は熱伝導率の高いアルミニウム等が適している。なお、防熱板１７の開口部１７ａは、蒸発材料７の蒸気の付着を避けるため、基板４側に広くなるテーパ形状に形成されている。
【００２６】
次に、蒸発容器８における加熱機構、制御機構の構成について、図３（ａ）を参照して説明する。図３（ａ）は、本実施例の加熱機構、制御機構の構成を説明する図である。
【００２７】
蒸発容器８の放出孔１３は、蒸着される基板４に対し、放出孔１３が露出する構造になるため、何の対策も施さない場合は、放出孔１３近傍の温度が蒸発容器８の内部に比べて低くなってしまう。又、蒸発容器８が長尺になると、長手方向の温度むらが生じ易くなる。これらの対策として、特許文献１では、温度制御手段を長手方向において複数に分割し、分割された領域毎に蒸発速度を制御する方法が示されている。しかしながら、実際には、分割された領域毎に蒸発速度を検出して、ヒータの温度制御することは、非常に困難で、複雑な構造となってしまう。
【００２８】
そこで、本実施例においては、図３（ａ）に示すように、蒸発容器８を加熱する加熱機構を、一つの加熱電源１２、一本のヒータ９から構成し、その制御機構を、一つの蒸発速度検出器１０、一つの蒸発速度制御器１１から構成しており、一系統の加熱機構及び制御機構としている。ヒータ９は、蒸発容器８の外側面を巻回する一本の加熱抵抗から構成されており、蒸発容器８の上部（放出孔１３側）を密に巻回し、下部（蒸発材料７側）を粗に巻回することにより、ヒータ９の間隔を蒸発材料７側より放出孔１３側で密に配置することになる。上記構成では、一系統による加熱制御となるため、簡便で、長時間にわたって安定した蒸発速度の制御が可能となり、安定した膜厚の薄膜を形成することができ、安定した特性の素子を形成することができる。
【００２９】
なお、ヒータ９は、蒸発容器８の外側面を複数回巻回して配置しており、必要とする全長が使用可能なヒータ長を超えた場合、１本のヒータでは出力が不足することになる。そのような場合には、複数本のヒータを使用するようにしてもよい。但し、複数本のヒータを使用する場合でも、蒸発容器８の外側面を巻回して配置しており、一例として、図３（ｂ）に示すように、密に巻回した上部側のヒータ９ａと、粗に巻回した下部側のヒータ９ｂの２本を使用するようにしている。この場合、ヒータ９ａ、９ｂを並列又は直列に接続することにより、一つの加熱電源１２で電力を供給するようにする。この場合でも、一系統による加熱制御となるため、簡便で、長時間にわたって安定した蒸発速度の制御が可能となり、安定した膜厚の薄膜を形成することができ、安定した特性の素子を形成することができる。
【００３０】
通常、ヒータは同じ長さであっても、１本毎に抵抗が異なるため、複数本のヒータを使用する場合、各々電力が異なってしまう。しかしながら、複数本のヒータを使用する場合でも、例えば、図３（ｂ）に示すように、蒸発容器８の外側面を巻回してヒータ９ａ、９ｂを配置することにより、ヒータ９ａ、９ｂ共に蒸発容器８の長手方向に沿って配置することになり、ヒータ９ａ、９ｂの違いによる加熱の影響は、蒸発容器８の長手方向には現れず、蒸発容器８の長手方向の温度分布を均一にすることができる。
【００３１】
次に、本実施例における放出孔１３と整流板１４の通過孔１８との配置について、図４を参照して説明を行う。なお、図４（ａ）は、蒸発容器８の長手方向の断面図であり、図４（ｂ）は、蒸発容器８の上面図であり、図４（ｃ）は、整流板１４の上面図である。又、以降の説明においては、蒸発材料７自体から蒸発する蒸気の量を「蒸発量」と呼び、それ以外の蒸気の量、例えば、放出孔１３、通過孔１８等における蒸気の量を「蒸気量」と呼び、明確に区別をする。
【００３２】
放出孔１３は、蒸発容器８の上面（基板４側の面）に、蒸発容器８の長手方向に沿って、一直線状に複数形成されている。放出孔１３は、全て円形の同一径（同一面積）としており、放出孔１３同士の間隔を、蒸発容器８の長手方向の中心に対して、両端部側で密に配置して、放出孔１３によるコンダクタンスを蒸発容器８の両端部側で大きくしている。一例として、放出孔１３同士の間隔を、両端側から中心側に向かって、各々、Ｗ11、Ｗ12、Ｗ13、Ｗ14とすると、図４（ｂ）では、中心近傍における間隔Ｗ13、Ｗ14を同等とし、中心側から両端側に行くに従って、Ｗ14≒Ｗ13＞Ｗ12＞Ｗ11としている。
【００３３】
蒸発源２０はライン状の蒸発源であるため、基板４側の膜厚分布としては、その板幅方向の膜厚分布を考慮すればよい。ライン状の蒸着源２０は、多数の点蒸着源を連続して配置したものと仮定できるので、ライン状の蒸発源２０により形成される基板４の板幅方向の膜厚分布は、多数の点蒸着源からの蒸気の幾何学的な重ね合わせから計算することができる。このことを利用し、逆に、基板４の板幅方向の膜厚分布が均一になるように、蒸着源２０上に仮定した各点蒸着源に必要な蒸気量を求め、求めた蒸気量に基づいて、蒸発容器８の上面における単位長さ当たりのコンダクタンスを求めることができる。単位長さ当たりのコンダクタンスが求まれば、放出孔１３自体のコンダクタンスは、その直径、長さ、蒸発した分子の平均速度から求めることができるので（例えば、富永五郎、熊谷寛夫、「真空の物理と応用」、裳華房、１９７０年等参照）、これにより、蒸発容器８の長手方向における放出孔１３同士の配置間隔を計算することができる。
【００３４】
そして、蒸発容器８の長手方向における放出孔１３同士の配置間隔を計算すると、基板４の板幅方向の膜厚分布を均一にするためには、中心側にある放出孔１３同士の配置間隔より、両端側ある放出孔１３同士の配置間隔を密に（換言すると、単位長さ当たりのコンダクタンスを中心側より両端側を大きく）する必要がある。従って、本実施例では、上述したように、Ｗ14≒Ｗ13＞Ｗ12＞Ｗ11としている。但し、このような放出孔１３の配置間隔は、放出孔１３直下の蒸発材料７の蒸気量が均一であることを前提としている。実際には、蒸発材料７自体からの単位長さ当たりの蒸発量が均一でも、蒸気の拡散により、放出孔１３直下における蒸発材料７の蒸気量は、蒸発容器８の両端側で減少しており、放出孔１３の配置間隔を両端側で密にしても（又は両端側でコンダクタンスを大きくしても）、蒸発容器８の両端側での蒸気量は想定している量より少なくなり、これが、基板４の板幅方向の膜厚分布の改善を阻んでいる。
【００３５】
更に、蒸発容器８が長尺である場合には、蒸発容器８の温度むらや蒸発材料７自体の状態変化により、蒸発の状態が大きく変化し、その長手方向における蒸発量が不均一となってしまうおそれがある。特に、蒸発材料７が有機材料である場合には、温度むらによる材料の状態変化が小さくない場合もあり、そのような場合には、長手方向における蒸発量が不均一となるだけでなく、蒸発材料７の消費が進むに伴って、残存する蒸発材料７の偏りが生じてしまい、その結果、長手方向における蒸発量を更に不均一にしてしまう。
【００３６】
そこで、本実施例においては、蒸発容器８の内部に、蒸発材料７の蒸気が通過する複数の通過孔１８を有する整流板１４を設けることにより、放出孔１３直下における蒸発材料７の蒸気量が均一になるようにしており、このような構成により、蒸発材料７からの蒸発量が長手方向において不均一となるような場合にも対応するようにしている。この整流板１４の構成について、図４（ｃ）を参照して、説明を行う。
【００３７】
整流板１４は、蒸発容器８の内部において、放出孔１３側と蒸発材料７側とを分離するように、放出孔１３と蒸発材料７との間に配置されている。そして、通過孔１８は、整流板１４を貫通して設けられており、整流板１４の長手方向に沿って、２列の直線状に複数形成されている。通過孔１８は、全て円形の同一径（同一面積）としており、通過孔１８同士の間隔を、整流板１４の長手方向の中心に対して、両端部側で密に配置して、通過孔１８によるコンダクタンスを、放出孔１３によるコンダクタンスと比例するようにしている。一例として、通過孔１８同士の間隔を、両端側から中心側に向かって、各々、Ｗ21、Ｗ22、Ｗ23、Ｗ24、Ｗ25とすると、図４（ｃ）では、中心近傍における間隔Ｗ23、Ｗ24、Ｗ25を同等とし、中心側から両端側に行くに従って、Ｗ25≒Ｗ24≒Ｗ23＞Ｗ22＞Ｗ21としている。
【００３８】
通過孔１８は、蒸発材料７の表面から見て、放出孔１３と通過孔１８が直線上に並ばないように配置してある。これは、蒸発材料７には、例えば、有機材料等の突沸（スプラッシュ）し易い材料もあるが、突沸した場合において、突沸により発生した蒸気が、通過孔１８及び放出孔１３をそのまま通過して、基板４側に直接付着しないようにするためである。このような配置にすることにより、突沸により発生した蒸気が、基板４側に直接付着することがなくなり、製品品質を大きく向上させることができる。
【００３９】
通過孔１８同士の配置間隔は、均等に配置すれば、放出孔１３直下における蒸発材料７の蒸気量が均一になるように思えるが、これも、整流板１４直下における蒸発材料７の蒸気量が均一であることを前提とするものであり、実際には、整流板１４直下においても、蒸発材料７の蒸気量は蒸発容器８の両端側で減少しており、整流板１４の通過孔１８を通過する蒸気量は、その両端側では想定している量より少なくなる。その結果、放出孔１３の配置間隔を両端側で密にしても（又は両端側でコンダクタンスを大きくしても）、蒸発容器８の放出孔１３を通過する蒸気量は、その両端側でも想定している量より少なくなり、これが、基板４の板幅方向の膜厚分布の改善を阻んでいる。更に、蒸発容器８の温度むらや蒸発材料７の状態変化があったり、蒸発材料７の偏りが生じてしまったりした場合には、蒸発材料７自体の蒸発量が長手方向において不均一となり、その結果、基板４の板幅方向の膜厚分布を悪化させることになる。
【００４０】
このことから、通過孔１８同士の配置間隔についても、基本的には、放出孔１３の配置間隔を求めた方法と同等の方法により求めればよい。例えば、放出孔１３直下における蒸気量が均一になるように、整流板１４上に仮定した各点蒸着源に必要な蒸気量を求め、求めた蒸気量に基づいて、整流板１４の上面における単位長さ当たりのコンダクタンスを求め、求めた単位長さ当たりのコンダクタンス、そして、通過孔１８自体のコンダクタンスに基づいて、整流板１４の長手方向における通過孔１８同士の配置間隔を計算すればよい。そして、整流板１４の長手方向における通過孔１８同士の配置間隔を計算すると、放出孔１３直下における蒸気量を均一にするためには、中心側にある通過孔１８同士の配置間隔より、両端側ある通過孔１８同士の配置間隔を密に（換言すると、単位長さ当たりのコンダクタンスを中心側より両端側を大きく）する必要がある。従って、本実施例では、上述したように、Ｗ25≒Ｗ24≒Ｗ23＞Ｗ22＞Ｗ21としている。このように、放出孔１３同士の配置間隔と通過孔１８同士の配置間隔は、同じ傾向を持つことになり、長手方向における単位長さあたりのコンダクタンスについて、通過孔１８によるコンダクタンスが、放出孔１３によるコンダクタンスと比例するようになる。
【００４１】
なお、上記図４（ｂ）においては、蒸発容器８における単位長さ当たりのコンダクタンスを変更するために、同一径の放出孔１３の配置間隔を変えているが、放出孔１３同士の配置間隔を一定とし、代わりに、放出孔１３の大きさを変えることで、単位長さ当たりのコンダクタンスを変更するようにしてもよい。
【００４２】
又、上記図４（ｃ）においては、整流板１４における単位長さ当たりのコンダクタンスを変更するために、同一径の通過孔１８の配置間隔を変えているが、通過孔１８同士の配置間隔を一定とし、代わりに、通過孔１８の大きさを変えることで、単位長さ当たりのコンダクタンスを変更するようにしてもよい。
【００４３】
又、上記図４（ｂ）（ｃ）において、放出孔１３、通過孔１８は円形としているが、四角形や楕円や長方形などでも良い。又、１個の放出孔１３に対して、２個の通過孔１８を対応させているが、１個でも、逆に、多数（３個以上）であっても良い。
【００４４】
上記構成により、蒸発容器８の内部に整流板１４を設け、蒸発容器８の放出孔１３、整流板１４の通過孔１８を上述した関係となるように配置することにより、放出孔１３直下の蒸気量を均一にすることができ、そのため、蒸発容器８において、中心側より両端側の蒸気流を多くして、基板４の両端部での膜厚の落ち込みを抑制し、基板４の板幅方向における膜厚分布をより均一にして、所望の均一性の膜厚分布を有する薄膜を得ることができる。
【００４５】
加えて、本実施例の真空蒸着装置においては、多元同時蒸着により蒸着した薄膜の膜厚方向の混合比を一定とするため、各蒸着源の配置を後述の図６（ａ）、図７に示すような配置としている。ここで、図５（ａ）は、蒸着源が２つの場合の一般的な配置について説明する図であり、図５（ｂ）は、その場合の搬送方向に沿う位置における蒸着量のプロファイルを示すグラフである。又、図６（ａ）は、蒸着源が２つの場合の本実施例の配置について説明する図であり、図６（ｂ）は、その場合の搬送方向に沿う位置における蒸着量のプロファイルを示すグラフである。又、図７は、蒸着源が３つの場合の本実施例の配置について説明する図である。なお、図５〜図７では、図を簡単にするため、基板と蒸着源内部の蒸発容器のみを図示して説明を行う。
【００４６】
図５（ａ）に示すように、蒸着源（蒸発容器）が２つの場合、一般的には、蒸発容器８ａ、８ｂの放出孔１３ａ、１３ｂの中心からの法線Ｌａ、Ｌｂが、基板４の蒸着面で一致するように、蒸発容器８ａ、８ｂを傾けて配置している。このような配置において、放出孔１３ａ、１３ｂから放出された蒸発材料の蒸気の単位時間当たりの蒸着量が等しくなる等厚面１９ａ、１９ｂを、各蒸発容器８ａ、８ｂについて求めると、基板４の蒸着面と法線Ｌａ、Ｌｂが交わる位置（図５（ａ）においては、装置中央を示す中央線Ｃとも交わる位置）において、等厚面１９ａ、１９ｂが交わることとなる。
【００４７】
この等厚面１９a、１９ｂは、コサイン則に従い、理想的には球状もしくは楕円球状（例えば、麻蒔立男、薄膜作製の基礎、日刊工業新聞社、２００５年等参照）であるが、図５（ａ）では楕円球状で描画している。又、等厚面１９ａ、１９ｂは、シャボン玉が薄くなりながら膨らむ様子に類似しており、等しい膜厚が付着する位置を示しており、各蒸発容器８ａ、８ｂが異なる混合比（蒸着量又は膜厚の比）であっても、等厚面は同じ形と大きさで描画される。例えば、等厚面１９aが１００ｎｍとなる膜厚を表し、等厚面１９ｂが１ｎｍとなる膜厚を表し、混合比が１００：１の膜が成膜されることを意味する。
図５（ａ）においては、各等厚面１９a、１９ｂが各蒸発容器８ａ、８ｂから広がり、基板４で交わる前に基板４に接することが分かる。この基板４に最初に接する位置が各蒸発容器８ａ、８ｂからの膜厚が各々最大になる位置である。
【００４８】
そして、基板４の高さ位置において、搬送方向Ｔに沿う各位置における蒸着量を求めると、図５（ｂ）に示すように、各蒸発材料からの蒸気による蒸着量の最大値は、互いに異なる位置にあり、それらの位置を頂点に蒸着量は左右ほぼ対称的に減少している。なお、図５（ｂ）は、蒸発容器８ａ、８ｂと基板４の間の距離を１として、搬送方向に沿う距離を４とした範囲の蒸着量（膜厚相当）を表した図である。蒸発容器８ａ、８ｂからの蒸着量は互いに異なるが、比較しやすいように、図５（ｂ）では最大蒸着量が同じになるように表している。図５（ｂ）から分かるように、成膜された全体の膜の混合比は同じであっても、搬送方向に沿う位置の何れの位置においても混合比がずれており、そのずれ量は大きい。
【００４９】
基板４は搬送方向Ｔに移動しながら同時蒸着されていることから、図５（ｂ）に示すプロファイルは、同時蒸着により形成された薄膜の膜厚方向の混合比に相当し、混合比がずれることは、蒸着した薄膜の膜厚方向において、蒸着した蒸発材料の混合比が変化することを意味し、均質な薄膜とは言い難い。近年、高価な有機材料の高い使用効率による製造コスト低減と、高速成膜による高い生産性とを要求され、蒸発源と基板の間の距離を近づけることにより、これらの要求を達成していることから、この混合比のずれ量が一段と大きくなってきている。実際には等厚面が球状に近いことから、混合比のずれ量は更に顕著となる。
【００５０】
これに対して、本実施例においては、図６（ａ）に示すように、蒸着源（蒸発容器）が２つの場合（２元同時蒸着の場合）には、等厚面１９ａ、１９ｂの接する位置が基板４の蒸着面で一致するように、蒸発容器８ａ、８ｂを傾けて配置している。例えば、有機ＥＬ素子の発光層を形成する際には、蒸発材料であるホスト材料と蛍光材料とを混合して蒸着する必要がある。その場合には、ホスト材料と蛍光材料の混合比に応じ、放出孔１３ａから放出されたホスト材料の蒸気の単位時間当たりの蒸着量が等しくなる等厚面１９ａを求め、放出孔１３ｂから放出された蛍光材料の蒸気の単位時間当たりの蒸着量が等しくなる等厚面１９ｂを求め、求めた等厚面１９ａ、１９ｂの接する位置が基板４の蒸着面で一致するように、蒸発容器８ａ、８ｂを傾けて配置すればよい。
【００５１】
上述した等厚面１９ａ、１９ｂは、蒸発材料の種類に応じ、蒸発容器８ａ、８ｂの温度、位置、傾き等のパラメータを用いた蒸気フラックス分布のシミュレーションから求めることができる。例えば、１つの放出孔１３からの等厚面は、当該放出孔１３を基点とする球状又は楕円球状（断面は、円状又は楕円状）のものとなる。そして、複数の放出孔１３ａ、１３ｂを線状に配置した蒸発容器８ａ、８では、等厚面１９ａ、１９ｂは、複数の放出孔１３ａ、１３ｂの配置方向に、球状又は楕円球状のもの同士の一部を重ねて連続的に連ねたもの、つまり、略、断面円状又は断面楕円状の細長いものとみなすことができる。従って、複数の放出孔１３ａ、１３ｂの配置方向の任意の位置において、等厚面１９ａ、１９ｂの接する位置が基板４の蒸着面で一致すれば、複数の放出孔１３ａ、１３ｂの配置方向の全ての位置においても、等厚面１９ａ、１９ｂの接する位置が基板４の蒸着面で略一致しているとみなすことができる。
【００５２】
又、同じ条件下であれば、等厚面１９ａ、１９ｂの大きさは、蒸発材料の種類や膜厚によらず同じで、蒸発源と基板の間の距離によって異なってくる。従って、蒸発容器８ａ、８ｂからの各々の蒸着量（蒸発速度）を各々の蒸発速度検出器１０で検出し、各々の蒸発速度制御器１１で制御することにより、所望の混合比で成膜することが可能となるが、蒸発材料同士の等厚面１９ａ、１９ｂの大きさを略等しくすることが望ましい。このようにすると、中央線Ｃに対称的に蒸発容器８ａ、８ｂを配置することができ、又、後述の図６（ｂ）に示すような同一形状に非常に近い蒸着量のプロファイルとすることができる。
【００５３】
そして、基板４の高さ位置において、搬送方向Ｔに沿う各位置における蒸着量を求めると、図６（ｂ）に示すように、各蒸発材料からの蒸気による蒸着量の最大値の位置は、共に、基板４の蒸着面と中央線Ｃが交わる位置となり、それらの位置を頂点に蒸着量は左右対称的に減少している。中央線Ｃの位置における混合比は、所望の混合比となり、その他の位置では極僅かにずれることとなるが、そのずれ量は図５（ｂ）の場合よりかなり小さくなる。基板４が搬送方向Ｔに移動しながら同時蒸着されていることから、図６（ｂ）に示すプロファイルは、同時蒸着により形成された薄膜の膜厚方向の混合比に相当し、このプロファイルからは、蒸着した薄膜の膜厚方向において、蒸着した蒸発材料の混合比の変化を著しく抑制できることがわかる。従って、本実施例では、膜厚方向の混合比を略一定にして、均質な薄膜を形成することになり、より高品質な有機ＥＬ素子等を製造できることになる。
【００５４】
なお、等厚面１９ａ、１９ｂの接する位置を基板４の蒸着面で一致させることは、図６（ｂ）を参照して説明すると、蒸発容器８ａから蒸発した蒸発材料の基板４の高さ位置での蒸着量が、搬送方向に沿う位置において最大となる位置と、蒸発容器８ｂから蒸発した蒸発材料の基板４の高さ位置での蒸着量が、搬送方向に沿う位置において最大となる位置とを、基板４の蒸着面において一致させることと言い換えることができる。
【００５５】
更に、蒸着源（蒸発容器）が３つの場合（３元同時蒸着の場合）には、図７に示すように、蒸発容器８ａ、８ｂ、８ｃの放出孔１３ａ、１３ｂ、１３ｃの中心からの法線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃを、基板４の蒸着面で一致させるのではなく、放出孔１３ａ、１３ｂ、１３ｃから放出された蒸発材料の蒸気の単位時間当たりの蒸着量が等しくなる等厚面１９ａ、１９ｂ、１９ｃを、各蒸発容器８ａ、８ｂ、８ｃについて求め、等厚面１９ａ、１９ｂ、１９ｃの接する位置が基板４の蒸着面で全て一致するように、蒸発容器８ａ、８ｂ、８ｃを傾けて配置すればよい。
【００５６】
このような構成により、２元同時蒸着の場合と同様に、膜厚方向の混合比を略一定にして、均質な薄膜を形成することになり、より高品質な有機ＥＬ素子を製造できることになる。なお、有機ＥＬ素子の発光層を３元同時蒸着で製造する場合には、両側の蒸発容器８ａ、８ｂをホスト材料とし、中央の蒸発容器８ｃをドーパントとなる蛍光材料とすればよい。
【００５７】
（実施例２）
本発明においては、図２に示した蒸発源に代えて、図８に示す蒸発源も適用可能である。その場合、他の構成は、実施例１に示した構成と同じ良いので、ここでは、蒸発源のみ図示する。なお、図８は、ライン状の蒸発源の長手方向に垂直な面における断面図である。
【００５８】
本実施例の蒸発源２０’は、図８に示すように、図２に示した蒸発源２０と略同等の構成であるが、蒸発容器８’の上面（基板４側の面）に、防熱板１７の上面まで突設されたノズル２１を設け、ノズル２１を貫通して放出孔１３を設けた構成である。ノズル２１により、放出孔１３上面の高さ位置が、防熱板１７の上面の高さ位置と同等となり、そのため、蒸発材料７の蒸気が防熱板１７に付着する可能性はなくなる。従って、その開口部１７ｂは、テーパ形状にする必要はなく、防熱板１７を垂直に貫通するように形成している。その他の構成については、図２に示した蒸発源２０と同じであるため、図８では、同じ符号を付し、又、説明は省略する。
【００５９】
そして、本実施例においては、多元同時蒸着により蒸着した薄膜の膜厚方向の混合比を一定とするため、各蒸着源の配置を図９、図１０に示すような配置としている。ここで、図９は、蒸着源が２つの場合の本実施例の配置について説明する図であり、図１０は、蒸着源が３つの場合の本実施例の配置について説明する図である。なお、図９、図１０でも、図を簡単にするため、基板と蒸着源内部の蒸発容器のみを図示して説明を行う。
【００６０】
本実施例においては、図９に示すように、蒸着源（蒸発容器）が２つの場合（２元同時蒸着の場合）には、ノズル２１ａ、２１ｂから放出された蒸発材料の蒸気の単位時間当たりの蒸着量が等しくなる等厚面２４ａ、２４ｂを、各蒸発容器８ａ’、８ｂ’について求め、等厚面２４ａ、２４ｂの接する位置が基板４の蒸着面で一致するように、蒸発容器８ａ’、８ｂ’を鉛直方向に立設して配置すると共に、それらのノズル２１ａ、２１ｂを傾けている。
【００６１】
等厚面２４ａ、２４ｂは、蒸発容器８ａ’、８ｂ’について求めるものであり、同じ条件下であれば、等厚面２４ａ、２４ｂの大きさは、蒸発材料の種類や膜厚によらず同じで、蒸発源と基板の間の距離によって異なってくる。従って、蒸発容器８ａ’、８ｂ’からの各々の蒸着量（蒸発速度）を各々の蒸発速度検出器１０で検出し、各々の蒸発速度制御器１１で制御することにより、所望の混合比で成膜することが可能となるが、蒸発材料同士の等厚面２４ａ、２４ｂの大きさを略等しくすることが望ましい。このようにすると、中央線Ｃに対称的に蒸発容器８ａ’、８ｂ’を配置することができ、又、前述の図６（ｂ）に示すような蒸着量のプロファイルとすることができる。
【００６２】
本実施例においても、等厚面２４ａ、２４ｂの接する位置を基板４の蒸着面で一致させることは、前述の図６（ｂ）での説明と同様に、蒸発容器８ａ’から蒸発した蒸発材料の基板４の高さ位置での蒸着量が、搬送方向に沿う位置において最大となる位置と、蒸発容器８ｂ’から蒸発した蒸発材料の基板４の高さ位置での蒸着量が、搬送方向に沿う位置において最大となる位置とを、基板４の蒸着面において一致させることになる。このような構成により、膜厚方向の混合比を略一定にして、均質な薄膜を形成することになり、より高品質な有機ＥＬ素子等を製造できることになる。
【００６３】
更に、蒸着源（蒸発容器）が３つの場合（３元同時蒸着の場合）には、図１０に示すように、蒸発容器８ａ’、８ｂ’、８ｃ’のノズル２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中心からの法線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃを、基板４の蒸着面で一致させるのではなく、ノズル２１ａ、２１ｂ、２１ｃから放出された蒸発材料の蒸気の単位時間当たりの蒸着量が等しくなる等厚面２４ａ、２４ｂ、２４ｃを、各蒸発容器８ａ’、８ｂ’、８ｃ’について求め、等厚面２４ａ、２４ｂ、２４ｃの接する位置が基板４の蒸着面で全て一致するように、蒸発容器８ａ’、８ｂ’、８ｃ’を鉛直方向に立設して配置すると共に、それらのノズル２１ａ、２１ｂ、２１ｃを傾ければよい。
【００６４】
このような構成により、２元同時蒸着の場合と同様に、膜厚方向の混合比を略一定にして、均質な薄膜を形成することになり、より高品質な有機ＥＬ素子を製造できることになる。なお、有機ＥＬ素子の発光層を３元同時蒸着で製造する場合には、両側の蒸発容器８ａ’、８ｂ’をホスト材料とし、中央の蒸発容器８ｃ’をドーパントとなる蛍光材料とすればよい。又、本実施例では、蒸発容器８ａ’、８ｂ’、８ｃ’自体を傾けて配置する必要はなく、その設置は容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る真空蒸着装置は、特に、蒸着対象が大型基板である場合に好適なものであり、又、蒸発材料が有機材料である場合に好適なものである。
【符号の説明】
【００６６】
１    真空容器
２    バルブ
３    真空ポンプ
４    基板
５    駆動源
６    搬送ローラ
７    蒸発材料
８、８ａ、８ｂ、８ａ’、８ｂ’  蒸発容器
９    ヒータ
１０  蒸発速度検出器
１１  蒸発速度制御器
１２  加熱電源
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  放出孔
１４  整流板
１５  輻射防止板
１６  水冷ジャケット
１７  防熱板
１８  通過孔
２０、２０’  蒸発源
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ  等厚面
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ  ノズル
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ  等厚面
【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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