(57)【要約】【課題】  本発明は、蒸着レートのみでなく、蒸着粒子分布（cos−ｎ乗分布のｎ値）も一定にすることにより、時間とともに基板上の膜厚均一性が低下する問題を防止できる蒸着装置及び蒸着方法を提供することにある。【解決手段】  本発明は、外側坩堝と内側坩堝からなる２重坩堝構造と、内側坩堝移動手段を有し、蒸着レート一定制御、かつ蒸着粒子分布一定制御を行うことを特徴とする。例えば、蒸着レート、蒸着粒子分布は、坩堝内蒸着材料の表面位置と表面温度で決まるので、それらが一定になるように制御すればよい。あるいは、通常、表面位置が高いほど、表面温度が高いほど蒸着粒子分布は平坦に（ｎ値が小さく）なる。そこで、外側坩堝と内側坩堝からなる２重坩堝構造とし、内側坩堝を移動させ表面位置を一定制御し、かつ表面温度を一定制御してもよい。【選択図】  図１
2015021169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着材料を基板に成膜する蒸着装置であって、
前記蒸着材料を備える内側坩堝と前記内側坩堝が沿って移動する外側坩堝とを有する２重構造坩堝と、前記２重構造坩堝を囲む外筒と、前記外側坩堝と前記外筒の間に設けられた加熱手段と、前記内側坩堝を移動させる内側坩堝移動手段とを有し、前記内側坩堝移動手段により前記内側坩堝を移動しても前記内側坩堝の開口部は前記外側坩堝の開口部より外に出ない蒸発源と、
前記基板への蒸着粒子分布を一定に制御する蒸着粒子分布一定制御手段と、
前記基板への蒸着レートを一定に制御する蒸着レート一定制御手段と、
を有することを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸着装置であって、
前記蒸着粒子分布一定制御手段は、前記蒸着材料の表面位置を一定にする表面位置一定制御手段であり、
前記蒸着レート一定制御手段は、前記蒸着材料の表面温度を一定にする表面温度一定制御手段である、
ことを特徴とする蒸着装置。
【請求項３】
請求項２に記載の蒸着装置であって、
前記表面位置一定制御手段は、前記基板に蒸着された膜厚を検出する膜厚検出手段と、前記検出手段の結果に基づいて前記表面位置を求める手段とを有し、前記表面位置が一定になるように前記内側坩堝移動手段を制御する、
ことを特徴とする蒸着装置。
【請求項４】
請求項１に記載の蒸着装置であって、
前記蒸着粒子分布一定制御手段は、前記基板に蒸着された膜厚を検出する膜厚検出手段を異なる位置に複数個有し、複数の前記位置での蒸着レートを検出し、複数の前記蒸着レートに基づいて前記蒸着粒子分布を見積もり、前記見積もり結果に基づいて前記内側坩堝移動手段を制御する、
ことを特徴とする蒸着装置。
【請求項５】
請求項１又は３に記載の蒸着装置であって、
前記蒸着レート一定制御手段は、前記基板への前記蒸着レートを検出する検出手段を有し、前記蒸着レートが一定になるように前記加熱手段を制御する、
ことを特徴とする蒸着装置。
【請求項６】
請求項２に記載の蒸着装置であって、
前記表面温度一定制御手段は、前記表面位置付近に検出部を配した温度検出手段を設け、前記検出手段が検出した検出温度が一定又は許容温度範囲内になるように前記加熱手段を制御する、
ことを特徴とする蒸着装置。
【請求項７】
請求項６に記載の蒸着装置であって、
前記温度検出手段は前記外側坩堝と前記内側坩堝の間に設けられた、
ことを特徴とする蒸着装置。
【請求項８】
請求項２に記載の蒸着装置であって、
前記表面位置一定制御手段は、前記内側坩堝と前記蒸着材料の質量を計測する質量計測手段を有し、前記質量の変化から前記表面位置を制御する、
ことを特徴とする蒸着装置。
【請求項９】
前記表面位置一定制御手段は、前記内側坩堝を支えるばねを有し、前記ばねの強さは前記蒸着材料の減少により前記表面位置が一定又は所定範囲内になるよう動作する、
ことを特徴とする蒸着装置。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載の蒸着装置であって、
前記内側坩堝移動手段は、前記内側坩堝を支持する支持棒と、前記支持棒を移動させる移動機構を有し、場合によってはさらに前記内側坩堝の下部と前記移動機構との間で前記支持棒に設けられ断熱部とを有する、
ことを特徴とする蒸着装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の蒸着装置であって、
前記断熱部は、前記外筒の下部に接続された断熱部外筒内に設けられ、
前記断熱部外筒は冷却機構を有し、
前記外筒の下部に熱反射板を設けた、
ことを特徴とする蒸着装置。
【請求項１２】
請求項１又は２に記載の蒸着装置であって、
前記外側坩堝の下部と前記外筒の下部に隙間を作らない構造を有する
ことを特徴とする蒸着装置。
【請求項１３】
請求項１又は２に記載の蒸着装置であって、
前記外筒の下部に接続され、前記外筒の下部に設けられた貫通孔から流入する前記蒸着材料の蒸気を固化する冷却部を有する、
ことを特徴とする蒸着装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の蒸着装置であって、
前記冷却部は取り外し可能である、又は前記冷却部の中に前記蒸着材料と同じ物質からなる上記堆積部を有する、
ことを特徴とする蒸着装置。
【請求項１５】
蒸着材料を基板に成膜する蒸着方法であって、
前記蒸着材料を加熱する加熱ステップと、
前記蒸着材料を備える内側坩堝を、前記内側坩堝の外側に設けられた外側坩堝に沿って、且つ前記内側坩堝の開口部が前記外側坩堝の開口部より外に出ないように移動させる内側坩堝移動ステップと、
前記基板への蒸着粒子分布を一定に制御する蒸着粒子分布一定制御ステップと、
前記基板への蒸着レートを一定に制御する蒸着レート一定制御ステップと、
を有することを特徴とする蒸着方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の蒸着方法であって、
蒸着粒子分布一定制御ステップは、前記蒸着材料の表面位置を一定にする表面位置一定制御ステップであり、
前記蒸着レート一定制御ステップは、前記蒸着材料の表面温度を一定にする表面温度一定制御ステップである、
ことを特徴とする蒸着方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の蒸着方法であって、
前記表面位置一定制御ステップは、前記基板に蒸着された膜厚を検出する膜厚検出ステップと、前記検出ステップの結果に基づいて前記表面位置を求めるステップと、前記表面位置が一定になるように制御する前記内側坩堝移動ステップとを有する、
ことを特徴とする蒸着方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の蒸着方法であって、
前記蒸着粒子分布一定制御ステップは、前記基板に蒸着された膜厚を異なる複数の位置で膜厚を検出して複数の前記位置での蒸着レートを検出するステップと、複数の前記蒸着レートに基づいて前記蒸着粒子分布を見積もるステップと、前記見積もり結果に基づいて行う前記内側坩堝移動ステップとを有する、
ことを特徴とする蒸着方法。
【請求項１９】
請求項１５又は１８に記載の蒸着方法であって、
前記蒸着レート一定制御ステップは、前記基板への前記蒸着レートを検出する検出ステップと、前記蒸着レートが一定になるように制御する前記加熱ステップとを有する、
ことを特徴とする蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属等の薄膜を成膜する蒸着装置及び蒸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）は、現在、有機ＥＬディスプレイ（有機ＥＬ表示装置）として、携帯電話、スマートフォンなどの携帯機器やカーオーディオ等に使用されている。さらに、液晶やプラズマディスプレイなどに代わる次世代大型ディスプレイとして製品化されつつある。また、有機ＥＬ照明は、普及し始めたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）照明の後を追うように開発が進められている。ＬＥＤ照明は、ほとんど点発光であるために小型化には向いても発熱という制約や光の拡散に工夫が求められる。一方、有機ＥＬ照明は、面発光、形状に制約がない、透明である等の特色を有し、今後住み分けが進むか、さらにＬＥＤを超えて普及する可能性があると考えられている。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置や照明装置に用いられる有機ＥＬ素子は、有機材料層（有機層）を陰極と陽極で挟んだサンドイッチ状構造がガラス板やプラスチック板などの基板上に形成されたものである。この陰極と陽極に電圧を印加することにより各々から電子と正孔が有機層に注入され、それらが再結合して生じる励起子（エキシトン）の失活により発光する。
【０００４】
この有機層は、一般に、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層を含む多層膜構造になっている。この有機層に使用される有機材料には高分子と低分子がある。このうち低分子材料は、蒸着装置を用いて成膜される。有機ＥＬ素子には、有機層の下にあるＴＦＴ基板を「底」と考え、光を下から取り出すボトムエミッション型と、上から取り出すトップエミッション型とがある。
【０００５】
一般に、電極には、陰極として金属材料、陽極として透明導電材料が用いられる。陰極は、電子を有機層に注入するために仕事関数が小さい方が有利であり、陽極は正孔注入層や正孔輸送層などの有機層に正孔を注入するために仕事関数が大きいことが必要であるからである。具体的には、陽極にはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）などが用いられる。陰極には、マグネシウム銀（ＭｇＡｇ）合金、アルミニウム（Ａｌ）などが用いられる。有機層や界面に損傷を与えないため、陰極の成膜装置として蒸着装置を用いる場合が多い。
【０００６】
一般に、蒸着装置では、例えば基板を水平に配置し、その下方対向位置に蒸発源を配置し、蒸発源から蒸着したい材料の蒸気を基板に吹き付けることにより成膜する。蒸発源は、蒸着材料の入った坩堝をヒータで加熱することにより、蒸着材料を昇華、または液化して蒸発させるものである。成膜工程において、蒸着装置は長時間に渡って稼働する必要がある。しかし、蒸着を長時間続けると蒸着材料が減少し、坩堝内の蒸着材料の表面位置が低下していく。すると、坩堝開口部から蒸着材料表面までの距離が変化して、基板に成膜される膜の膜厚均一性が低下する問題があった。
【０００７】
この問題に関連する背景技術として以下のものがある。
【０００８】
特開平４−１０３７６０号公報は、電子ビーム蒸着装置において、昇華性金属を安定して蒸発させながら原料金属を補給しつつ真空蒸着することは困難であるなどの問題点を解決することが目的である。このために、真空排気系を有する真空チャンバー内に、加熱されて蒸発する粒状または塊状の昇華性金属原料を収納するルツボを装備してなる真空蒸着装置であって、前記ルツボを振動させ、ルツボ内の昇華性金属原料の蒸発面を略水平に保つと共に、ルツボを上昇させて、蒸発面の高さ位置が略同じになるようにする電子ビーム蒸着装置を提案している。
【０００９】
また、特開２０１２−１０７２８７号公報は、有機材料の蒸着において、蒸着材料を劣化させずに長時間放出を継続できる技術を提供している。すなわち、加熱側筒体が冷却側筒体の上方に配置され、蒸着材料容器が、上部が加熱側筒体の内周面に接触して加熱側筒体の内側に位置し、下部が冷却側筒体の内周面に接触して冷却側筒体の内側に位置した状態にできるように構成され、蒸着材料容器を、加熱側筒体と冷却側筒体に対して、上下移動させる移動装置が設けられ、加熱側筒体と冷却側筒体に対する蒸着材料容器の高さを変更できるように構成された薄膜形成装置を提案している。さらに、蒸気放出速度を測定し、測定した蒸気放出速度の値と基準値と比較して、測定した蒸気に対する蒸着源の加熱側筒体と冷却側筒体に対する蒸着材料容器の高さを変更するように構成するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平４−１０３７６０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０７２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
基板に薄膜を成膜する蒸着装置において、蒸着を長時間続けると蒸着材料が減少し、坩堝内の蒸着材料の表面位置が低下して蒸着レートと蒸着粒子分布が変化し、基板に成膜される膜の膜厚均一性が低下する問題があった。
【００１２】
特開平４−１０３７６０号公報では、蒸発面の高さ位置と被蒸着対象である鋼板との距離は、略一定に保持されるものの、昇華性金属原料の消費が進むにつれて、蒸発面とルツボの開口部、即ち蒸発源の開口部との距離が変化し、蒸着粒子分布が変化してしまう。
【００１３】
特開２０１２−１０７２８７号公報では、測定した蒸気放出速度（蒸着レート）に基づいて蒸着材料容器の高さを変更するだけでは、材料表面温度が変わる可能性があり、蒸着粒子分布が変わる問題が発生する。すなわち、蒸着レートと蒸着粒子分布の両方を一定に維持することが考慮されていない。
【００１４】
本発明の目的は、蒸着レートのみでなく、蒸着粒子分布（cos−ｎ乗分布のｎ値）も一定にすることにより、時間とともに基板上の膜厚均一性が低下する問題を防止できる蒸着装置及び蒸着方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、外側坩堝と内側坩堝からなる２重坩堝構造と、内側坩堝移動手段を有し、蒸着レート一定制御、かつ蒸着粒子分布一定制御を行うことを特徴とする。
【００１６】
また、他の一例を挙げるならば以下のようになる。蒸着レート、蒸着粒子分布は、坩堝内蒸着材料の表面位置と表面温度で決まるので、それらが一定になるように制御すればよい。
【００１７】
あるいは、通常、表面位置が高いほど、表面温度が高いほど蒸着粒子分布は平坦に（ｎ値が小さく）なる。そこで、外側坩堝と内側坩堝からなる２重坩堝構造とし、内側坩堝を移動させ表面位置を一定制御し、かつ表面温度を一定制御してもよい。
【００１８】
また、基板に蒸着された膜厚を異なる複数の位置で膜厚を検出して複数の前記位置での蒸着レートを検出し、複数の前記蒸着レートに基づいて前記蒸着粒子分布を見積もり、前記見積もり結果に基づいて表面位置を一定に制御する。
【００１９】
さらに、基板への蒸着レートを検出し、前記蒸着レートが一定になるように制御する前蒸着材料を加熱してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、２重坩堝構造と、内側坩堝移動手段、表面位置一定制御手段、かつ表面温度一定制御手段により、蒸着材料の表面位置が一定に保たれ、外側坩堝開口部と材料表面との間の距離が一定に保たれ、コンダクタンスが変わらなく、材料表面温度も一定に保たれるので、蒸発源からの蒸着レートとともに蒸着粒子分布の変化が防止でき、長時間にわたって膜厚均一性を維持することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１の蒸着装置の蒸発源の構成と制御方法を示す図である。
【図２】実施例１の改良例１を示す図である。
【図３】実施例１の他の改良例を示す図である。
【図４】有機ＥＬディスプレイ生産工程の一例を示した工程図である。
【図５】実施例２の蒸着装置の蒸発源の構成と制御を示す図である。
【図６】実施例３の蒸着装置の蒸発源の構成と制御を示す図である。
【図７】実施例４の蒸着装置の蒸発源の原理を示す図である。
【図８】実施例４の蒸着装置の蒸発源の構成を制御を示す図である。
【図９】実施例５の蒸着装置の構成を示す図である。
【図１０】実施例５の蒸着装置の蒸着粒子分布のｎ値算出説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施例を図面を用いて説明する。尚、実施例を説明する全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２３】
（実施例１）
実施例１を図１〜４を用いて説明する。
図１は、実施例１の蒸着装置の蒸発源の構成と制御方法を示す図である。図１（ａ）は、蒸着の初期、図１（ｂ）は長時間を経た蒸発源１００の経時変化を示す。
【００２４】
本実施例の蒸着装置は、図示されない真空チャンバー内に、水平に配置された基板１３０の下方に対向して蒸発源１００が配置されている。基板と蒸発源１００の間に、蒸発源から基板へ飛散する蒸着粒子を妨げない位置に膜厚検出手段である膜厚モニタ１０１が設置されている。
【００２５】
蒸発源１００は、外筒１０２の中に、電力による加熱手段であるヒータ１０３を有し、
外側坩堝１０４と内側坩堝１０５からなる２重坩堝構造と、内側坩堝１０５を支持する支持台１０６と支持棒１０７とを移動させることにより内側坩堝を移動させる移動機構１０８からなる内側坩堝移動手段を有し、内側坩堝１０４の蒸着材料１０９の表面位置１１０を一定の位置になるように制御する表面位置一定制御手段と、蒸着材料１０９の表面温度１１１を一定の温度になるように制御する表面温度一定制御手段を有し、前記内側坩堝移動手段により内側坩堝１０４を移動しても、内側坩堝１０５の開口部１０５Ｋは外側坩堝１０４の開口部１０４Ｋ（蒸発源１００の開口部１００Ｋ）より外に出ない構造と制御を有する。
【００２６】
膜厚モニタ１０１の信号から、膜厚検出１１２と蒸着レート検出１１３とが行われ、制御器１１４によって、内側坩堝１０５の蒸着材料１０９の表面位置制御１１５と表面温度制御１１６が行われる。なお、図１において、外側坩堝１０４と内側坩堝１０５との間は、解り易いように隙間があるように描いているが、実際は、外側坩堝１０４の内径と内側坩堝１０５の外径とは略等しく、内側坩堝１０５が外側坩堝１０４の内面を摺動するように動く。
また、内側坩堝１０５の側面肉厚の影響は多少あるが、内側坩堝１０５の開口部１０５Ｋの径は、外側坩堝１０４の開口部１０４Ｋの径と略等しい。なお、本実施例では、蒸発源１００の開口部１００Ｋは、外側坩堝１０４の開口部１０４Ｋである。
【００２７】
この構成によって、内側坩堝１０４内の蒸着材料１０９の表面温度が常に一定になり、即ち、蒸着材料１０９の表面の蒸発レートが常に一定になる。初期状態を示す図１(ａ)と長時間を経た状態示す図１(ｂ)を比較して解るように、内側坩堝１０４内の蒸着材料１０９の表面位置１１０と外側坩堝１０４の開口部１０４Ｋの距離(以下単に、材料表面開口部間距離という)Ｌは一定であり、また、内側坩堝移動手段により内側坩堝１０４を移動しても内側坩堝１０５の開口部は外側坩堝１０４の開口部より外に出ない構造であるから、蒸着材料１０９の表面位置１１０と基板１３０の間で形成される幾何学的空間は同一となる。その結果、時間経過後の基板１３０への蒸着レートが常に一定になると共に、蒸着粒子分布も同じになる。
【００２８】
実施例１では、外側坩堝１０４の開口部１０４Ｋを蒸発源の開口部１００Ｋとしたが、蒸発源の開口部１００Ｋが外側坩堝１０４の開口部１０４Ｋより狭い場合でも、同様に上述した幾何学的空間は同一となるので、同様に、蒸着レートが常に一定で、蒸着粒子分布も常に一定となる
以下、本実施形態の蒸着装置の構成及び有機ＥＬ製造工程における動作を、例えば電極としてＡｇの蒸着を行う際の例を用いて詳細に説明する。
図１（ａ）に示すように、蒸着工程初期において、蒸発源１００は、ヒータ１０３に電力が投入されることにより、外側坩堝１０４および内側坩堝１０５が加熱され、内側坩堝１０５内の蒸着材料Ａｇが加熱され、溶融して表面からＡｇ蒸気が発せられ、膜厚モニタ１０１からＡｇ蒸着レート検出１１２される。所定の蒸着レートになったら、膜厚モニタ１０１と基板間に存在するシャッタ１２９が開かれ、基板１３０への蒸着が開始される。さらに、膜厚モニタ１０１から基板上のＡｇ膜厚を膜厚検出１１２し、所定の膜厚になったらシャッタ１２９が閉じられる。そのシャッタ１２９が閉じられている間に、基板交換が行われる。
【００２９】
蒸着初期においては、基板上の膜厚分布が許容範囲以下になるように、蒸発源１００からの蒸着粒子分布のcos−ｎ乗分布近似のｎ値が規定以下となるように条件が決められている。なお、ｎ値が小さい程平坦になり、大きい程尖鋭化する。
しかし、従来の蒸着装置では、長時間経過すると、内側坩堝１０５内の蒸着材料１０９であるＡｇが減少し、溶融Ａｇの表面位置１１１が低くなってしまう。それにより、溶融Ａｇ表面から蒸発した蒸気が、蒸発源１００の開口部、すなわち外側坩堝１０４の開口部１０４Ｋに至る距離（材料表面開口部間距離）が長くなり、流れ難くなりコンダクタンスが低下する。その結果、蒸着レートが低下すると共に、蒸気の指向性が強くなりｎ値が大きくなってしまう。
【００３０】
そこで、蒸着レートの低下を補うためにヒータ１０３への投入電力を上げて溶融Ａｇの表面温度１１１を高めて蒸気圧を高めることにより、膜厚モニタ１０１で検出される蒸着レートを一定に維持しようする。しかし、蒸着レートを一定に維持したとしても表面温度１１０が上昇し初期とは異なり、かつ、上述のようにコンダクタンスも低下し初期とは異なる。その結果、蒸着粒子分布のｎ値が初期よりさらに大きくなり、基板上の膜厚均一性が低下する問題が発生する。
【００３１】
上記問題は、内側坩堝１０５の底部からの蒸着材料１０９の高さ(以下、単に蒸着材料高さという)Ｈが時間経過により変化することが原因である。従って、この問題を避けるためには、時間が経過して蒸着材料高さＨが変化しても、蒸着材料１０９の材料表面開口部間距離Ｌ、即ち蒸着材料表面位置１１０が変化しないようにすればよい。本実施例では、時間経過による蒸着材料高さＨの変化を検出する。蒸着材料高さＨの変化の検出と蒸着材料高さＨの変化の検出に基づく蒸着材料表面位置１１０の制御は以下のように行う。
【００３２】
予めの測定により、膜厚モニタ１０１の信号から膜厚検出１１２した膜厚値と、内側坩堝１０５内の蒸着材料減少量、さらに蒸着材料減少量と蒸着材料高さＨ、即ち蒸着材料表面位置１１０の変化の関係を求めておく。これにより、蒸着材料表面位置１１０の変化が、膜厚検出１１２した膜厚値の関数としてデータベース化されている。
【００３３】
この状況の下に、蒸着時、膜厚モニタ１０１からの信号から膜厚検出１１２し、上記データベースを有する制御器１１４により、膜厚検出値から蒸着材料高さＨの変化を算出する。制御器１１４は、移動機構１０８により支持棒１０７を蒸着材料高さＨの変化分だけ上方に移動することにより、蒸着材料１０９の表面位置１１０を補正する。この結果、材料表面開口部距離Ｌを一定に維持することができる。
【００３４】
上記の制御は、現在の基板への蒸着が終わり、次の基板蒸着が始まるまでの間に行う。１つの基板への蒸着中は膜厚モニタ１０１の信号から蒸着レート検出１１３し、制御器１１４によりヒータ１０３投入電力を調節して蒸着レートが一定になるように制御する。この結果、蒸着材料１０９の表面温度１１１が一定に保たれ、かつ、この間の蒸着材料表面位置１１０の変化は、蒸着粒子分布の変化が許容範囲内と小さいので、蒸着粒子分布変化も無視できる。蒸着材料表面位置１１０の補正の頻度は、蒸着粒子分布の変化が許容範囲内であるような時間間隔で行えばよい。従って、かならずしも１枚毎に行う必要はない。
この蒸着材料表面位置制御は、膜厚モニタ１０１の膜厚検出１１２値と蒸着材料１０９の減少量の関係が正確であれば再現性よく行うことが出来る。
【００３５】
本実施例では、蒸着材料表面位置１１０の変化を検出する手段と内側坩堝移動手段とを設け、内側坩堝１０５を移動しても内側坩堝１０５の開口部１０５Ｋが外側坩堝１０４の開口部１０４Ｋより外に出ないように制御する。これにより、蒸発源１００の開口部と基板１３０間の距離が一定に保たれ、かつ、蒸発源１００内のコンダクタンスも一定に保たれる。材料表面開口部距離Ｌを一定に保った上で、蒸着レートが一定になるように蒸着材料１０９の表面温度１１１も一定に制御される。このため、時間経過後蒸着材料１０９が減少しても（図１（b））蒸着レートと蒸着粒子分布のｎ値が一定に保たれる。これにより、蒸着工程の全期間にわたって基板の膜厚均一性が維持される効果がある。
【００３６】
上記のように、本実施例は、基板に成膜する蒸着装置の蒸発源１００であって、蒸発源は外筒１０２の中に、電力による加熱手段を有し、外側坩堝１０４と内側坩堝１０５からなる２重坩堝構造と、内側坩堝移動手段を有し、内側坩堝内の蒸着材料の表面位置一定制御手段と、表面温度一定制御手段を有し、前記内側坩堝移動手段により内側坩堝を移動しても内側坩堝の開口部は外側坩堝の開口部より外に出ない蒸着装置である。
【００３７】
また、前記表面位置一定制御手段は、膜厚検出手段を用いて膜厚検出し、膜厚変化から蒸着材料の蒸発量、さらに内側坩堝１０５の蒸着材料高さＨの変化を算出する手段を有し、これをもとに蒸着材料表面位置を一定にする。
【００３８】
また、前記温度一定制御手段は、前記膜厚測定検出手段から蒸着レートを検出し、前記加熱手段の電力制御により蒸着レートを一定にし、前記表面温度を一定にする。
【００３９】
上記に説明した実施例１では、表面位置一定制御手段と表面温度一定制御手段は、それぞれ蒸着材料表面位置１１０、蒸着材料表面温度１１１が一定になるように制御した。しかしながら、実際には蒸着材料表面位置１１０、蒸着材料表面温度１１１がそれぞれ所定の範囲内で変動しながら制御されていく。その所定の範囲が、基板１３０に成膜される膜厚を許容範囲内に収めるものであれば問題ない。従って、表面位置一定制御手段と表面温度一定制御手段は、膜厚を許容範囲内に収まるように、それぞれの蒸着材料表面位置１１０、蒸着材料表面温度を所定範囲内で制御する表面位置所定範囲制御手段と表面温度所定範囲制御手段も含むものとする。
【００４０】
（実施例１の改良例１）
図２は、実施例１の改良例１を示す図である。図２においては、基板１３０、マスク１３１及びシャッタ１２９を省略している。後述する図３、図５、図６及び図８においても同様である。
【００４１】
改良例１は、実施例１に支持棒１０７を移動させる移動機構１０８への熱ダメージを防止する手段を付加した例である。一般的に、蒸発源１００は、蒸発源１００外への熱流出を防ぐために、外筒１０２の内側に熱反射板１１７を設けている。
【００４２】
そのために、蒸発源１００内を移動する支持棒１０７は、高温環境にさらされる。支持棒から移動機構１０８への熱伝動を防ぐと共に、蒸発源１００外への熱流出を防ぐ断熱手段が必要である。断熱手段は、支持棒１０７が固定される内側坩堝１０５の下方に外筒１０２に接触して設けられ、支持棒１０７が移動する外筒１１８と、支持棒１０７と共に外筒１１８内を移動し、支持棒１０７を囲むように設けられた断熱部１１９とを有する。
また、前記外筒１１８を冷却する冷却機構を設けることで、さらに移動機構１０８への熱ダメージを防止及び蒸発源１００外への熱流出を防ぐことができる。
【００４３】
（実施例１の他の改良例）
図３は、実施例１の他の改良例を示す図である。
第１の改良点は、外側坩堝１０４の下端と外筒１０２の下部に隙間を作らない構造とした。
これにより、内側坩堝１０５内の蒸着材料１０９から発せられる蒸気の回り込みによるヒータ１０３の腐食、断線、短絡等のトラブルを防止することが出来る。
【００４４】
第２の改良点は、蒸着材料表面から発せられる蒸気を外側坩堝１０４の下部に設けた貫通孔１２０ｈから取り込み、固化する冷却部１２０を設けた。冷却部１２０は冷却機構１２１により冷却される。
これにより、さらに内側坩堝１０５内の蒸着材料１０９から発せられる蒸気の回り込みによるヒータ１０３の腐食、断線、短絡等のトラブルを防止することが出来る。
【００４５】
第３の改良点は、冷却部１２０は取り外し可能とし、さらに、冷却部１２０の中に蒸着材料と同じ物質からなる堆積部１２０ｆを設けた。
これにより、蒸着工程を終えた後、冷却部１２０を取り外してメンテナンスしやすくなる。さらに、蒸着材料と同じ物質からなる堆積部があれば、蒸着材料として再利用することが出来るようになる。
【００４６】
図４は、有機ＥＬディスプレイ生産工程の一例を示した工程図である。図４において、有機層と有機層に流れる電流を制御する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されたＴＦＴ基板と、有機層を外部の湿気から保護する封止基板は別々に形成され、封止工程において組み合わされる。
【００４７】
図４のＴＦＴ基板の製造工程において、ウェット洗浄された基板に対してドライ洗浄を行う。ドライ洗浄は紫外線照射による洗浄を含む場合もある。ドライ洗浄されたＴＦＴ基板に先ず、ＴＦＴが形成される。ＴＦＴの上にパッシベーション膜および平坦化膜が形成され、その上に有機ＥＬ層の下部電極が形成される。下部電極はＴＦＴのドレイン電極と接続している。下部電極をアノードとする場合は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜が使用される。
【００４８】
下部電極の上に有機ＥＬ層が蒸着により形成される。有機ＥＬ層は複数の層から構成される。下部電極がアノードの場合は、下から、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層である。このような有機ＥＬ層は蒸着によって形成される。
【００４９】
有機ＥＬ層の上には、各画素共通に、ベタ膜で上部電極が金属蒸着または透明電極スパッタで形成される。有機ＥＬ表示装置がトップエミッションの場合は、上部電極にはＩＺＯ等の透明電極、あるいは、Ａｇ、ＭａＡｇ等の金属あるいは合金が使用される。有機ＥＬ表示装置がボトムエミッションの場合は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ等の金属膜が使用される。以上で説明したＡｇ、Ｍｇ、Ａｌ等の蒸着は、実施例１で説明した電極のＡｇ蒸着に相当する。
【００５０】
図４の封止基板工程において、ウェット洗浄およびドライ洗浄を行った封止基板に対してデシカント（乾燥剤）が配置される。有機ＥＬ層は水分があると劣化をするので、内部の水分を除去するためにデシカントが使用される。デシカントには種々な材料を用いることができるが、有機ＥＬ表示装置がトップエミッションかボトムエミッションかによってデシカントの配置方法が異なる。
【００５１】
このように、別々に製造されたＴＦＴ基板と封止基板は封止工程において、組み合わされる。ＴＦＴ基板と封止基板を封止するシール材は、封止基板に形成される。封止基板とＴＦＴ基板を組み合わせた後、封止工程でシール部に紫外線を照射して、シール部を硬化させ、封止を完了させる。このようにして形成された有機ＥＬ表示装置に対して点灯検査を行う。点灯検査において、黒点、白点等の欠陥が生じている場合でも欠陥修正可能なものは修正を行い、有機ＥＬ表示装置が完成する。なお、封止基板が存在しない、いわゆる固体封止の有機ＥＬ表示装置の製造についても、本発明の蒸着装置を使用できることは言うまでもない。
【００５２】
（実施例２）
図５は、実施例２の蒸着装置の蒸発源１００の構成と制御を示す図である。
本実施例２における表面温度一定制御手段は、材料表面付近に検出部を配した温度検出手段１２２を設け、その検出温度が許容温度範囲内になるように加熱手段(ヒータ１０３)の電力を制御することによる。
【００５３】
温度検出手段１２２は外側坩堝１０４と内側坩堝１０５の間に設ける。温度検出手段１２２の具体例は熱電対である。膜厚モニタ１０１により膜厚検出１１２し、実施例１と同様に蒸着材料表面位置１１０の変化を求め、制御器１１４により移動機構１０８(図１乃至図３参照)を通じて支持棒１０７を上方に移動させ、蒸着材料表面位置１１０を一定にする。さらに、温度検出手段（熱電対）１２２を用いて材料表面付近の温度を測定し、その温度が所定の温度になるように制御器１１４によりヒータ１０３の電力が調整される。
【００５４】
これにより、蒸着材料表面位置１１０と蒸着材料表面温度１１１が一定に維持できるので、蒸発源からの蒸着レートとともに蒸着粒子分布の変化を防止でき、長時間にわたって膜厚均一性を維持することができる効果がある。
【００５５】
（実施例３）
図６は、実施例３の蒸着装置の蒸発源１００の構成と制御を示す図である。
本実施例３における表面位置一定制御手段の蒸着材料１０９の変化の検出を、実施例１で示した膜厚モニタ１０１の替わりに、内側坩堝１０５と蒸着材料１０９の質量を計測する質量計測手段１２３で行う。本実施例３における表面位置一定制御手段は、質量変化から移動機構１０８を制御し、蒸着材料表面位置１１０を変化させる
これにより、蒸着材料の質量変化が正確にわかるので、高さ補正のフィードバックが正確に出来る。
【００５６】
実施例３の表面位置一定制御手段と、実施例１で説明した蒸着レート検出１１３情報をフィードバックする表面温度一定制御手段とにより、蒸着材料の表面位置１１０と温度が一定に維持できるので、蒸発源からの蒸着レートとともに蒸着粒子分布の変化が防止でき、長時間にわたって膜厚均一性を維持することができる効果がある。
【００５７】
（実施例４）
図７は、実施例４の蒸着装置の蒸発源１００の原理を示す図である。図８は、実施例４の蒸着装置の蒸発源１００の構成と制御を示す図である。
実施例４では、前記表面位置一定制御手段として、実施例１で説明した移動機構１０８の替わりに、ばね１２４を使用する。ばね１３２に質量を載せた場合、重いほど縮み（図７（ａ））、軽いほど伸びる（図７（ｂ））。実施例４の基本的考え方は、蒸着材料１０９が高さX2のときと時間経過後の高さX1のときで、蒸着材料表面位置１１０が同じになるような、或いは所定範囲に入るような強さのばね１２４を選択することである。
実施例４の蒸発源１００の構成は、実施例１の図３に示す蒸発源１００の構成とほぼ同じである。図３と異なるのは、ばね上下移動機構を設けたことである。ばね上下移動機構は、支持棒１０７の中間の断熱部１１９と台１２５の間に適切な強さのばね１２４を挟んだものである。
【００５８】
図８（ａ）に示すように、蒸着初期には内側坩堝１０５の中には蒸着材料１０９が大量にあるので、ばねは縮み、材料表面は、蒸着材料の表面位置１１０の位置にある。図８（ｂ）に示すように、蒸着時間経過後には蒸着材料１０９の量は減り、材料高さは減じるが、ばね１２４は伸びるので、蒸着材料の表面位置はほぼ同じ高さに自動的に維持される。したがって、前実施例と同様な方法で蒸着レートさえ一定に維持すれば、蒸着粒子分布も一定に維持できる。
【００５９】
本実施例の表面位置一定制御手段は、前記内側坩堝１０５を支えるばね１２４を有し、ばね１２４の強さが前記蒸着材料１０９の減少により材料表面高１１０さが一定になるようにする。
【００６０】
また、実施例４は、内側坩堝１０５を支持する支持棒１０７と、支持棒１０７を移動させるばね移動機構を有し、内側坩堝１０５の下方で蒸発源の外筒１０２の内側に熱反射板１１７と、外筒１０２の下方に外筒１１８とを設け、支持棒１０７は内側坩堝１０５とばね１２４との間に断熱部１１９を設けている。
【００６１】
本実施例によれば、ばね１２４により自動的に蒸着材料表面が一定に保たれるので、あとは蒸着レートのみを制御すればよく、極めて制御し易い利点がある。簡単な方法で蒸着レートと蒸着粒子分布を一定に保つことが出来、長時間にわたって膜厚均一性を維持することができる効果がある。また、熱反射板１１７、冷却機構１２１、支持棒１０７に断熱部１１９、外筒１１８があるので、ばね１２４を含む移動機構１０８への熱ダメージが防げる効果もある。
【００６２】
（実施例５）
図９は、実施例５の蒸着装置の構成を示す図である。本実施例では、蒸着レート一定制御手段と、蒸着粒子分布一定制御手段とを有する。また、上述の実施例同様に、実施例５の内側坩堝１０５は、移動機構（移動手段）１０８により外側坩堝１０５に沿って移動しても、内側坩堝１０５の開口部１０５Ｋは外側坩堝１０４の開口部１０４Ｋより外に出ない。
【００６３】
蒸着粒子分布一定制御手段は、膜厚検出手段を複数個（例えば膜厚モニタ１２６、膜厚モニタ１２７、膜厚モニタ１２８の３個）用いて、複数位置での蒸着レートを検出し、蒸着粒子分布を見積もり、移動手段１０８により内側坩堝１０５を移動させる。図１０は、実施例５の蒸着装置の蒸着粒子分布のｎ値算出説明図である。３つの膜厚モニタ１２６、１２７及び１２８は、基板１３０と外側坩堝１０４の開口部１０４Ｋを結ぶ法線に対し、それぞれ異なったθ１、θ２、θ３の角度に配置されている。３つの膜厚モニタから得られる３つ蒸着レートの角度分布をcos−n乗近似でフィッティングしｎ値を算出する。
蒸着レート一定制御手段は、前記膜厚検出手段により蒸着レートを検出し、加熱手段であるヒータの電力制御により、蒸着レートを一定にする。
【００６４】
本実施例によれば、蒸着粒子分を直接見積もり、それが一定になるように蒸着材料表面位置１１０を調節し、かつ蒸着レートも一定にするので、長時間にわたって膜厚均一性を維持することができる効果がある。
【符号の説明】
【００６５】
１００：蒸発源                        １０１：膜厚モニタ
１０２：外筒                          １０３：ヒータ
１０４：外側坩堝                      １０４Ｋ：
１０５：内側坩堝                      １０５Ｋ：
１０６：支持台                        １０７：支持棒
１０８：移動機構                      １０９：蒸着材料
１１０：蒸着材料表面位置              １１１：蒸着材料表面温度
１１２：膜厚検出                      １１３：蒸着レート検出
１１４：制御器                        １１５：表面位置制御
１１６：表面温度制御                  １１７：熱反射板
１１８：外筒                          １１９：断熱部
１２０：冷却部                        １２０ｈ：貫通孔
１２０ｆ：堆積部                      １２１：冷却機構
１２２：温度検出手段                  １２３：質量計測手段
１２４：ばね                          １２５：台
１２６：膜厚モニタ１                  １２７：膜厚モニタ２
１２８：膜厚モニタ３                  １２９：シャッタ
１３０：基板                          １３１：マスク
１３２：バネ                          Ｈ：内側坩堝の底部からの蒸着材料の高さ
【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】
2015021169.tif 000010
【図９】
2015021169.tif 000011
【図１０】
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