(57)【要約】【課題】排気効率のよい蒸着装置を提供する。【解決手段】蒸着装置１０は、第１の処理容器１００と第２の処理容器２００とを有している。第１の処理容器１００に内蔵された吹き出し器１１０と第２の処理容器２００に内蔵された蒸着源２１０とは、連結管２２０を介して互いに連結される。第１の処理容器１００には、その内部を所望の真空度にまで排気する排気機構（図示せず）が接続されている。蒸着源２１０により気化された有機分子は、連結管２２０を介して吹き出し器１１０から吹き出される。吹き出された有機分子は、基板Ｇ上に吸着し、これにより基板Ｇ上に薄膜が形成される。第２の処理容器２００と第１の処理容器１００とを別体にて設けることにより、成膜材料補充時、第１の処理容器１００内を大気に開放することがないため、排気効率を上げることができる。【選択図】図２
2008081778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着により被処理体を成膜処理する蒸着装置であって、
成膜の原料である成膜材料を気化させる蒸着源と、
連結路を介して前記蒸着源に連結され、前記蒸着源にて気化された成膜材料を吹き出す吹き出し機構と、
前記吹き出し機構を内蔵し、その吹き出し機構から吹き出された成膜材料により内部にて被処理体に成膜処理を施す第１の処理容器と、
前記第１の処理容器と別体で設けられ、前記蒸着源を内蔵する第２の処理容器と、
前記第１の処理容器に接続され、前記第１の処理容器内を所望の真空度にまで排気する排気機構とを備えた蒸着装置。
【請求項２】
前記排気機構は、
前記第２の処理容器に接続され、前記第２の処理容器内を所望の真空度にまで排気する請求項１に記載された蒸着装置。
【請求項３】
前記蒸着源は、
前記蒸着源の成膜材料が納められた部分近傍のみが前記第２の処理容器の壁面と接するように配置される請求項１または請求項２のいずれかに記載された蒸着装置。
【請求項４】
前記第２の処理容器には、
前記蒸着源と接する壁面にて凹部または凸部の少なくともいずれかが形成されている請求項３に記載された蒸着装置。
【請求項５】
前記蒸着源は、
前記蒸着源の温度を制御する温度制御機構を有する請求項１〜４のいずれかに記載された蒸着装置。
【請求項６】
前記温度制御機構は、第１の温度制御機構および第２の温度制御機構を含んで構成され、
前記第１の温度制御機構は、
前記蒸着源の成膜材料が納められた部分側に配設され、前記成膜材料が納められた部分を所定の温度に保持し、
前記第２の温度制御機構は、
前記蒸着源の成膜材料が放出される出口側に配設され、前記出口部分の温度を前記成膜材料が納められた部分の温度より高くまたは同一に保持する請求項５に記載された蒸着装置。
【請求項７】
前記温度制御機構は、第３の温度制御機構を含んで構成され、
前記第３の温度制御機構は、
前記蒸着源の成膜材料が納められた部分近傍に配設され、前記成膜材料が納められた部分を冷却する請求項５または請求項６のいずれかに記載された蒸着装置。
【請求項８】
前記蒸着源は、複数設けられ、
前記複数の蒸着源に納められた成膜材料の気化速度をそれぞれ検出するために、第２の処理容器の内部にて前記複数の蒸着源に対応して複数の第１のセンサを備えた請求項１〜７のいずれかに記載された蒸着装置。
【請求項９】
前記吹き出し機構から吹き出される成膜材料の成膜速度を検出するために、第１の処理容器内の内部にて前記吹き出し機構に対応して第２のセンサを備えた請求項８に記載された蒸着装置。
【請求項１０】
前記蒸着源は、複数設けられ、
前記複数の蒸着源には、異なる種類の成膜材料がそれぞれ納められ、
各蒸着源にそれぞれ連結された連結路は、所定位置で結合し、
前記複数の蒸着源にて気化する各種成膜材料の単位時間当たりの量の大小関係に基づき、前記所定位置にて結合する前の連結路のいずれかの位置に前記連結路の流路を調整する流路調整部材を設けた請求項１〜９のいずれかに記載された蒸着装置。
【請求項１１】
前記流路調整部材は、前記複数の蒸着源にて気化する各種成膜材料の単位時間当たりの量の大小関係に基づき、単位時間当たりの気化量が少ない成膜材料が通過する連結路に設けられる請求項１０に記載された蒸着装置。
【請求項１２】
気化された各成膜材料の一部を前記複数の第１のセンサ側および前記第２のセンサ側へ排気する排気路のいずれかの位置に前記排気路の流路を調整する流路調整部材を設けた請求項９〜１１のいずれかに記載された蒸着装置。
【請求項１３】
前記吹き出し機構は、複数設けられ、
前記第１の処理容器は、前記複数の吹き出し機構を内蔵し、各吹き出し機構からそれぞれ吹き出される成膜材料により、前記第１の処理容器の内部にて被処理体に連続的に複数の成膜処理が施される請求項１〜１２のいずれかに記載された蒸着装置。
【請求項１４】
前記第１の処理容器は、
有機ＥＬ成膜材料または有機金属成膜材料を原料として蒸着により被処理体に有機ＥＬ膜または有機金属膜を形成する請求項１〜１３のいずれかに記載された蒸着装置。
【請求項１５】
前記請求項８に記載された蒸着装置を制御する装置であって、
前記複数の第１のセンサを用いて検出された成膜材料毎の気化速度に基づき、蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制御する蒸着装置の制御装置。
【請求項１６】
前記請求項９に記載された蒸着装置を制御する装置であって、
前記複数の第１のセンサを用いて検出された成膜材料毎の気化速度および前記第２のセンサを用いて検出された成膜材料の成膜速度に基づき、蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制御する蒸着装置の制御装置。
【請求項１７】
前記蒸着源の成膜材料が放出される出口部分の温度が、前記蒸着源の成膜材料が納められた部分の温度より高くまたは同一になるように蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制御する請求項１５または請求項１６のいずれかに記載された蒸着装置の制御装置。
【請求項１８】
前記請求項８に記載された蒸着装置を制御する方法であって、
前記複数の第１のセンサを用いて検出された成膜材料毎の気化速度に基づき、蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制御する蒸着装置の制御方法。
【請求項１９】
前記請求項９に記載された蒸着装置を制御する方法であって、
前記複数の第１のセンサを用いて検出された成膜材料毎の気化速度および前記第２のセンサを用いて検出された成膜材料の成膜速度に基づき、蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制御する蒸着装置の制御方法。
【請求項２０】
前記請求項１に記載された蒸着装置を使用する方法であって、
第２の処理容器の内部にて蒸着源に納められた成膜材料を気化させ、
前記気化された成膜材料を連結路に通して吹き出し機構から吹き出させ、
第１の処理容器の内部にて前記吹き出された成膜材料により被処理体に成膜処理を施す蒸着装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，蒸着装置、蒸着装置の制御装置、蒸着装置の制御方法および蒸着装置の使用方法に関する。特に、排気効率のよい蒸着装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイなどの電子機器を製造する際、所定の成膜材料を気化させて、これにより生成された気体分子を被処理体に付着させることによって、被処理体を成膜する蒸着法が広く用いられている。このような技術を用いて製造した機器のうち、特に、有機ＥＬディスプレイは、自発光し、反応速度が早く、消費電力が少ない等の点において液晶ディスプレイより優れていると言われている。このため、今後、ますますの需要が見込まれるとともに大型化が予測されるフラットパネルディスプレイの製造業界において、有機ＥＬディスプレイへの注目度は高く、これに伴い、有機ＥＬディスプレイを製造する際に用いられる上記技術も非常に重要になっている。
【０００３】
このような社会的背景から注目が集まっている上記技術は、蒸着装置によって具現化される。この蒸着装置において、従来、成膜材料を気化させる蒸着源と気化された有機分子を被処理体に向けて吹き出す吹出し機構とは、同一容器内に格納されていた。よって、蒸着源に納められた成膜材料を気化させ、吹き出し機構から吹き出させて被処理体に付着させるという一連の成膜処理は同一容器内で行われていた（たとえば，特許文献１を参照。）。
【０００４】
しかし、上記一連の成膜処理の際には、容器内を所定の真空度に保持する必要がある。なぜなら、蒸着源は、成膜材料を気化させるために２００℃〜５００℃程度の高温になるため、大気中で成膜処理すると、成膜材料の分子が被処理体に達する前に、容器内の残存気体分子に衝突することを繰り返すことにより、蒸着源から発生した高熱が処理室内の、たとえば各種センサ等の部品に伝わり、各部品の特性を悪化させたり、部品自体の破損を招くからである。
【０００５】
これに対して、容器内を所定の真空度に保持して成膜処理を実行すると、成膜材料の分子が被処理体に達する前に、容器内の残存気体分子に衝突する確率は非常に低くなるため、蒸着源から発生した熱が処理室内の他の部品に伝わらない（真空断熱）。これにより、容器内の温度を精度良く制御することができる。この結果、成膜の制御性を高め、被処理体に均一かつ良質な膜を形成することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２８２２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、成膜時、蒸着源に納められた成膜材料は、気化して吹き出し機構から吹き出され、常に消費されていく。このため、随時、蒸着源に成膜材料を補充する必要がある。その際、従来においては、毎回、容器内を大気に解放しなければならず、その度に排気装置の電源をオフする必要があった。このため、原料補充後、排気装置の電源を再びオンする度に多大な投入エネルギーを要していた。
【０００８】
また、蒸着源に原料を補充する際に容器内を大気に解放すると、その度に容器内の真空度が下がる。このため、原料補充後、再び容器内を所定の真空度にまで減圧するために必要な時間は、容器内を大気に解放することなく常に所定の真空度に保ち続けていた場合に比べて長くなる。この結果、原料の補充は、排気装置を再起動するときに必要なエネルギーと再起動後容器内を再び所定の真空度にまで減圧するために必要なエネルギーとの両面からエネルギーを消耗するという点で排気効率を悪化させる原因となっていた。さらに、原料の補充は、再度容器内を所定の真空度にまで減圧するために必要な時間を増大させるという点で、スループットを低下させ、製品の生産性を低下させる原因となっていた。
【０００９】
上記問題を解消するために，本発明では，排気効率のよい、新規かつ改良された蒸着装置、その蒸着装置を制御する装置およびその制御方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち，上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，蒸着により被処理体を成膜処理する蒸着装置であって、成膜の原料である成膜材料を気化させる蒸着源と、連結路を介して上記蒸着源に連結され、上記蒸着源にて気化された成膜材料を吹き出す吹き出し機構と、上記吹き出し機構を内蔵し、その吹き出し機構から吹き出された成膜材料により内部にて被処理体に成膜処理を施す第１の処理容器と、上記第１の処理容器と別体で設けられ、上記蒸着源を内蔵する第２の処理容器と、上記第１の処理容器に接続され、上記第１の処理容器内を所望の真空度にまで排気する排気機構とを備えた蒸着装置が提供される。
【００１１】
ここで、気化とは、液体が気体に変わる現象だけでなく、固体が液体の状態を経ずに直接気体に変わる現象（すなわち、昇華）も含んでいる。
【００１２】
これによれば、蒸着源を内蔵する第２の処理容器と被処理体に成膜処理が施される第１の処理容器とは別体で設けられる。これにより、成膜材料を補充する際に、第２の処理容器のみを大気に解放すればよく、第１の処理容器を大気に解放する必要がなくなる。これにより、成膜材料の補充後、電源から投入されるエネルギーを、従来必要であったエネルギーよりも小さくすることができる。この結果、排気効率を向上させることができる。
【００１３】
また、成膜材料を補充する際にも第１の処理容器は大気に解放されないため、容器全体を大気に解放していた従来に比べて容器内を所定の真空度にまで減圧する時間を短縮することができる。これにより、スループットを向上させ、製品の生産性を高めることができる。
【００１４】
上記排気機構は、上記第２の処理容器に接続され、上記第２の処理容器内を所望の真空度にまで排気するようにしてもよい。これによれば、第２の処理容器内を所望の真空度まで減圧することにより、気化された成膜材料（気体分子）が被処理体に達する前に容器内に残存している気体分子に衝突する確率は非常に低くなる。よって、蒸着源から発生した高熱は、処理室内の他の部品にほとんど伝わらない。このような真空断熱効果によって第２の処理容器内の温度を精度良く制御することができ、この結果、成膜の制御性を高め、膜の均一性および膜の特性を向上させることができる。また、蒸着源から発生した高熱が第２の処理室内のたとえば、各種センサ等の部品に伝わり、各部品の特性を悪化させたり、部品自体の破損を招くことを回避することができる。さらに、第２の処理容器に断熱材を使用する必要もなくなる。
【００１５】
上記蒸着源は、上記蒸着源の成膜材料が納められた部分近傍のみが上記第２の処理容器の壁面と接するように配置されていてもよい。上述したように、第２の処理容器の内部が真空状態にある場合、容器内には真空断熱効果が生じている。よって、第２の処理容器内の熱は、蒸着源のうち第２の処理容器の壁面と接している部分から第２の処理容器壁面を経て第２の処理容器外の大気系に放出される。これにより、成膜材料が納められた部分近傍の温度より、蒸着源のその他の部分の温度を高いかまたは同一にすることができる。
【００１６】
上記第２の処理容器には、上記蒸着源と接する壁面にて凹部または凸部の少なくともいずれかが形成されていてもよい。これにより、第２の処理容器から外部へさらに熱を放出しやすくすることができる。
【００１７】
ここで、書籍名  薄膜光学（出版社  丸善株式会社  発行者  村田誠四郎  発行年月日  平成１５年３月１５日  発行  平成１６年４月１０日  第２刷発行）の記載によれば、基板上に入射した蒸発分子（気体分子）は、決してそのまま基板に付着して、降り積もるように膜を形成するわけではなく、入射した分子の一部は反射し、真空中に跳ね返される。また、表面に吸着した分子は表面上を動き回り、あるものは再び真空に飛び出し、あるものは基板のあるサイトにつかまって膜を形成する。分子が吸着状態にある平均時間（平均滞留時間τ）は、脱離の活性化エネルギーをＥａとすると、τ＝τ０ｅｘｐ（Ｅａ／ｋＴ）にて表される。
【００１８】
Ｔは絶対温度、ｋはボルツマン定数、τ０は所定の定数であるから、平均滞留時間τは、絶対温度Ｔの関数と考えられる。そして、この式は、温度が高くなればなるほど、輸送路に物理的に吸着する気体分子の数が少なくなることを示している。
【００１９】
以上から、蒸着源の成膜材料が納められた部分近傍の温度より、蒸着源のその他の部分の温度を高いかまたは同一にすることにより、成膜材料が蒸着源や連結路に付着する確率を低くすることができる。これにより、より多くの気体分子を吹き出し機構から吹き出させ、被処理体に付着させることができる。この結果、材料の使用効率を上げ、生産コストを下げることができる。また、上記のように蒸着源や連結路に付着する気体分子の数を少なくすることにより蒸着源や連結路に付着した堆積物をクリーニングする周期を長くすることができる。これにより、スループットを向上させ、製品の生産性を向上させることができる。
【００２０】
上記蒸着源は、上記蒸着源の温度を制御する温度制御機構を有していてもよい。これによれば、蒸着源に設けられた温度制御機構を用いて、成膜材料が吹き出し機構側に飛来する間に蒸着源や連結路に付着する気体分子の数をより少なくするように、蒸着源の温度を制御することができる。この結果、材料の使用効率をより向上させることができる。
【００２１】
具体的には、上記温度制御機構は、第１の温度制御機構および第２の温度制御機構を含んで構成され、上記第１の温度制御機構は、上記蒸着源の成膜材料が納められた部分側に配設され、上記成膜材料が納められた部分を所定の温度に保持し、上記第２の温度制御機構は、上記蒸着源の成膜材料が放出される出口側に配設され、上記出口部分の温度を上記成膜材料が納められた部分の温度より高くまたは同一に保持するようにしてもよい。
【００２２】
上記蒸着源の成膜材料が納められた部分側に配設された第１の温度制御機構の一例としては、成膜材料が納められた蒸着源の底壁に埋め込まれた第１のヒータが挙げられる（図３の符号４００ｅ１を参照）。また、蒸着源の成膜材料が放出される出口側に設けられた第２の温度制御機構の一例としては、蒸着源の側壁に埋め込まれた第２のヒータが挙げられる（図３の符号４１０ｅ１を参照）。第１のヒータ及び第２のヒータを用いた温度制御としては、たとえば、電源から第２のヒータに供給する電圧を第１のヒータに供給する電圧より高く制御する方法が挙げられる。これにより、気化された成膜材料が放出される各るつぼの出口近傍（図３のｒにて示した位置）の温度を、蒸着源の成膜材料が納められた部分近傍（図３のｑにて示した位置）の温度より高くすることができる。
【００２３】
また、上記温度制御機構は、第３の温度制御機構を含んで構成され、上記第３の温度制御機構は、上記蒸着源の成膜材料が納められた部分近傍に配設され、上記成膜材料が納められた部分を冷却するようにしてもよい。
【００２４】
成膜時、蒸着源は、２００〜５００℃程度の高温になる。よって、成膜材料を補充するためには、まず、蒸着源を冷却する必要があるが、従来、蒸着源を材料が補充できる程度まで冷却するために、約半日費やす必要があった。しかしながら、第３の温度制御機構を用いて蒸着源を冷却することにより、成膜材料を補充するために必要なメンテナンス時間を短縮することができる。
【００２５】
第３の温度制御機構の一例としては、たとえば、空気等の冷媒を噴出する冷媒供給源が挙げられる（図７を参照）。冷媒供給源を用いた温度制御としては、たとえば、冷媒供給源から供給された空気を成膜材料が納められた部分近傍に吹きつける方法が挙げられる。これにより、成膜材料が納められた部分を空冷することができる。
【００２６】
上記蒸着源は、複数設けられ、上記複数の蒸着源に納められた成膜材料の気化速度をそれぞれ検出するために、第２の処理容器の内部にて上記複数の蒸着源に対応して複数の第１のセンサを備えるようにしてもよい。
【００２７】
従来、蒸着源と吹き出し機構とは、同一容器内に内蔵されていた。このため、従来においては、吹き出し機構を通過している混合された成膜材料の成膜速度（すなわち、混合された気体分子の生成速度）を検出することはできたが、各蒸着源にて気化される各成膜材料単体の気化速度（すなわち、各成膜材料単体の気体分子の生成速度）をそれぞれ正確に検出することはできなかった。
【００２８】
しかしながら、この蒸着装置では、蒸着源と吹き出し機構とが、別々の容器内にそれぞれ内蔵されている。これによれば、第２の処理容器内に複数の蒸着源に対応して複数の第１のセンサをそれぞれ設け、各第１のセンサを用いて各蒸着源に納められた各成膜材料の成膜速度をそれぞれ検知することができる。
【００２９】
これにより、各センサから出力された各単体の成膜材料の気化速度に基づいて、各蒸着源の温度を精度よく制御することができる。この結果、各蒸着源に納められた成膜材料の気化速度をより正確に目標値に近づけることにより、吹き出し機構から吹き出される混合気体分子の混合比をより精度良く制御することができる。この結果、成膜の制御性を高め、より均一かつ良好な特性をもつ薄膜を被処理体に形成することができる。
【００３０】
各センサから出力された各成膜材料（単体）の気化速度に基づいて、各蒸着源の温度を精度よく制御するためには、たとえば、ＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance）が用いられる。以下に、ＱＣＭの簡単な原理について説明する。
【００３１】
水晶振動子表面に物質を付着させ、水晶振動体寸法、弾性率、密度等を等価的に変化させた場合、振動子の圧電気性質により以下の式で表される電気的共振周波数ｆの変化が起こる。
ｆ＝１／２ｔ（√Ｃ／ρ）  ｔ：水晶片の厚み  Ｃ：弾性定数  ρ：密度
【００３２】
この現象を利用し、水晶振動子の共振周波数の変化量により極めて微量な付着物を定量的に測定する。このように設計された水晶振動子の総称がＱＣＭである。上式に示したように、周波数の変化は、付着物質による弾性定数の変化と物質の付着厚みを水晶密度に換算したときの厚み寸法で決まるものと考えられ、この結果、周波数の変化を付着物の重量に換算することができる。
【００３３】
上記吹き出し機構から吹き出される成膜材料の成膜速度を検出するために、第１の処理容器の内部にて上記吹き出し機構に対応して第２のセンサをさらに備えていてもよい。
【００３４】
これによれば、第１のセンサを用いて各蒸着源に納められた各成膜材料単体の気化速度をそれぞれ検出しながら、第２のセンサを用いて吹き出し機構を通過している混合された成膜材料の成膜速度を検出することができる。これにより、各気体分子が連結路等を介して蒸着源から吹き出し機構まで通過する間に、連結路等にどのくらい付着して損失しているかを知ることができる。これにより、各種成膜材料単体の気化速度とそれらが混合された成膜材料の成膜速度とに基づいて、各蒸着源の温度をさらに精度よく制御することができ、この結果、成膜の制御性を高め、より均一かつ良質な薄膜を被処理体に形成することができる。なお、第１のセンサが設けられていれば、第２のセンサは必ずしも設ける必要はない。
【００３５】
上記蒸着源は、複数設けられ、上記複数の蒸着源には、異なる種類の成膜材料がそれぞれ納められ、各蒸着源にそれぞれ連結された連結路は、所定位置で結合し、上記複数の蒸着源にて気化する各種成膜材料の単位時間当たりの量の大小関係に基づき、上記所定位置にて結合する前の連結路のいずれかの位置に上記連結路の流路を調整する流路調整部材が設けられていてもよい。
【００３６】
たとえば、上記流路調整部材は、上記複数の蒸着源にて気化する各種成膜材料の単位時間当たりの量の大小関係に基づき、単位時間当たりの気化量が少ない成膜材料が通過する連結路に設けられる。
【００３７】
連結路が同じ径を持つ場合、蒸着源にて気化する単位時間当たりの分子量が多い成膜材料が通る連結路の内部圧力は、蒸着源にて気化する単位時間当たりの分子量が少ない成膜材料が通る連結路の内部圧力より高くなる。よって、気体分子は、内部圧力が高い連結路から内部圧力が低い連結路に流れ込もうとする。
【００３８】
しかし、これによれば、複数の蒸着源にて気化する各種成膜材料の単位時間当たりの量の大小関係に基づき、単位時間当たりの気化量が少ない成膜材料を通過させる連結路に流路調整部材が設けられる。たとえば、流路調整部材として中央に開口を有するオリフィス（仕切り板）を用いた場合、オリフィスが設けられた部分では、流路が狭められ気体分子の通過が制限される。
【００３９】
これにより、内部圧力が高い連結路から低い連結路へ向けて成膜材料の気体分子が流れ込むことを回避することができる。このようにして、成膜材料の気体分子を逆流させないことにより、各成膜材料の気体分子をそれぞれ吹き出し機構側へ誘導することができる。この結果、より多くの気体分子を被処理体に蒸着させることができ、材料の使用効率をより高めることができる。
【００４０】
気化された各成膜材料の一部を上記複数の第１のセンサ側および上記第２のセンサ側へ排気する排気路のいずれかの位置に上記排気路の流路を調整する流路調整部材が設けられていてもよい。
【００４１】
これによれば、流路調整部材を用いて複数の第１のセンサ側および第２のセンサ側へ吹き出される成膜材料の気体分子の量を制限することができる。これにより、成膜材料の気体分子の無駄な排気を抑えて材料の使用効率をさらに高めることができる。
【００４２】
上記吹き出し機構は、複数設けられ、上記第１の処理容器は、上記複数の吹き出し機構を内蔵し、各吹き出し機構から吹き出される成膜材料により、上記第１の処理容器の内部にて被処理体に連続的に複数の成膜処理が施されるようにしてもよい。
【００４３】
これによれば、同一の処理容器内で複数の膜が連続形成される。これにより、スループットを向上させ、製品の生産性を向上させることができる。また、従来のように、形成する膜毎に複数の処理容器を別体で設ける必要がないので、設備が大型化せず、設備コストを低減することができる。
【００４４】
なお、上記第１の処理容器は、有機ＥＬ成膜材料または有機金属成膜材料を原料として蒸着により被処理体に有機ＥＬ膜または有機金属膜を形成してもよい。
【００４５】
また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，上記蒸着装置を制御する装置であって、上記複数の第１のセンサを用いて検出された成膜材料毎の気化速度に基づき、蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制御する蒸着装置の制御装置が提供される。
【００４６】
これによれば、各第１のセンサを用いて検出された各種成膜材料単体の気化速度に基づき、各蒸着源の温度を精度よくリアルタイムに制御することができる。これにより、各蒸着源に納められた成膜材料の気化速度をより正確に目標値に近づけ、吹き出し機構から吹き出される混合気体分子の混合比をより精度良く制御することができる。この結果、成膜の制御性を高め、より均一かつ良質な薄膜を被処理体に形成することができる。
【００４７】
また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，上記蒸着装置を制御する装置であって、上記複数の第１のセンサを用いて検出された成膜材料毎の気化速度および上記第２のセンサを用いて検出された成膜材料の成膜速度に基づき、蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制御する蒸着装置の制御装置が提供される。
【００４８】
これによれば、各第１のセンサを用いて検出された各種成膜材料単体の気化速度と、第２のセンサを用いて検出された混合気体分子の成膜速度に基づき、各蒸着源の温度をさらに精度よくリアルタイムに制御することができる。この結果、成膜の制御性を高め、より均一かつ良質な膜を被処理体に形成することができる。
【００４９】
このとき、蒸着装置の制御装置は、上記蒸着源の成膜材料が放出される出口部分の温度が、上記蒸着源の成膜材料が納められた部分の温度より高くまたは同一になるように蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制御するようにしてもよい。
【００５０】
上述したように、付着係数は、温度が高くなればなるほど小さくなる。よって、蒸着源の成膜材料が放出される出口部分の温度が、成膜材料が納められた部分近傍の温度より高いか、または同一になるように蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制御することにより、蒸着源の出口部分や連結路に付着する気体分子の数を少なくすることができる。これにより、より多くの気体分子を被処理体に付着させることができる。この結果、材料の使用効率を上げることにより、生産コストを下げることができるとともに、蒸着源や連結路に付着した堆積物をクリーニングする周期を長くすることができる。
【００５１】
また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，上記蒸着装置を制御する方法であって、上記複数の第１のセンサを用いて検出された成膜材料毎の気化速度に基づき、蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制御する蒸着装置の制御方法が提供される。
【００５２】
また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，上記蒸着装置を制御する方法であって、上記複数の第１のセンサを用いて検出された成膜材料毎の気化速度および上記第２のセンサを用いて検出された成膜材料の成膜速度に基づき、蒸着源毎に設けられた温度制御機構の温度をフィードバック制御する蒸着装置の制御方法が提供される。
【００５３】
これらの制御方法によれば、各センサから出力された成膜速度に基づいて、各蒸着源の温度を精度よく制御することができる。この結果、成膜の制御性を高め、より均一かつ良質な膜を被処理体に形成することができる。
【００５４】
また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，上記蒸着装置を使用する方法であって、第２の処理容器の内部にて蒸着源に納められた成膜材料を気化させ、上記気化された成膜材料を連結路に通して吹き出し機構から吹き出させ、第１の処理容器の内部にて上記吹き出された成膜材料により被処理体に成膜処理を施す蒸着装置の使用方法が提供される。
【発明の効果】
【００５５】
以上説明したように、本発明によれば，排気効率のよい、新規かつ改良された蒸着装置、蒸着装置の制御装置、蒸着装置の制御方法および蒸着装置の使用方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の一実施形態について詳細に説明する。なお，以下の説明及び添付図面において，同一の構成及び機能を有する構成要素については，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。
【００５７】
（第１の実施形態）
まず，本発明の第１の実施形態にかかる蒸着装置について，その要部斜視図である図１を参照しながら説明する。以下では、第１の実施形態にかかる蒸着装置を用いて、順次、ガラス基板（以下、基板と称呼する。）上に有機ＥＬ層を含む６層を連続的に蒸着することにより有機ＥＬディスプレイを製造する方法を例に挙げて説明する。
【００５８】
（蒸着装置）
蒸着装置１０は、第１の処理容器１００および第２の処理容器２００から構成されている。以下では、まず、第１の処理容器１００の形状および内部構成について説明し、その後、第２の処理容器２００の形状および内部構成について説明する。
【００５９】
（第１の処理容器）
第１の処理容器１００は、直方体の形状を有しており、第１の吹き出し器１１０ａ、第２の吹き出し器１１０ｂ、第３の吹き出し器１１０ｃ、第４の吹き出し器１１０ｄ、第５の吹き出し器１１０ｅおよび第６の吹き出し器１１０ｆを内蔵している。第１の処理容器１００の内部では、この６つの吹き出し器１１０から吹き出された気体分子により、基板Ｇに連続的に成膜処理が施される。
【００６０】
６つの吹き出し器１１０は、その長手方向が基板Ｇの進行方向に対して略垂直になるように互いに平行して等間隔に配置されている。各吹き出し器１１０の間には隔壁１２０が設けられていて、７つの隔壁１２０のよって各吹き出し器１１０を仕切ることにより、各吹き出し器１１０から吹き出される成膜材料の気体分子が隣りの吹き出し器１１０から吹き出される気体分子に混入することを防ぐようになっている。
【００６１】
各吹き出し器１１０は、その長手方向が基板Ｇの幅と同等程度の長さを有し、形状および構造がすべて同一である。よって、以下では、第５の吹き出し器１１０ｅを例に挙げて、その内部構造について説明することにより、その他の吹き出し器１１０の説明を省略する。
【００６２】
図１および図１の蒸着装置１０をＡ−Ａ断面にて切断した図２に示したように、第５の吹き出し器１１０ｅは、その上部に吹き出し機構１１０ｅ１、その下部に輸送機構１１０ｅ２を有している。吹き出し機構１１０ｅ１は、その内部Ｓが中空であり、その上部に吹き出し部１１０ｅ１１およびフレーム１１０ｅ１２を有している。
【００６３】
吹き出し部１１０ｅ１１は、その中央にて内部Ｓと貫通する開口（図１参照）を有し、その開口から気化された成膜材料を吹き出すようになっている。フレーム１１０ｅ１２は、その中央にて吹き出し部１１０ｅ１１の開口が露出するような枠体であり、その周縁にて吹き出し部１１０ｅ１１をネジ止めするようになっている。
【００６４】
吹き出し機構１１０ｅ１には、第１の処理容器１００の側壁および吹き出し機構１１０ｅ１の側壁を貫通することにより、第１の処理容器１００の外部と吹き出し機構１１０ｅ１の内部Ｓとを連通させる供給管１１０ｅ１３が設けられている。供給管１１０ｅ１３は、図示しないガス供給源から吹き出し機構１１０ｅ１の内部Ｓに不活性ガス（たとえば、Ａｒガス）を供給するために用いられる。不活性ガスは、内部Ｓに存在する混合気体分子（成膜ガス）の均一性を高めるために供給したほうがよいが、必須ではない。
【００６５】
また、吹き出し機構１１０ｅ１には、吹き出し機構１１０ｅ１の側壁を貫通することにより、第１の処理容器１００の内部Ｕと吹き出し機構１１０ｅ１の内部Ｓとを連通させる排気管１１０ｅ１４が設けられている。排気管１１０ｅ１４には、その通路を狭めるためにオリフィス１１０ｅ１５が貫入されている。
【００６６】
輸送機構１１０ｅ２は、１本から４本に分岐しながらその内部を貫通する輸送路１１０ｅ２１を有している。分岐部分Ａ（輸送路１１０ｅ２１の入口）から４本の輸送路１１０ｅ２１の開口Ｂ（輸送路１１０ｅ２１の出口）までの長さは、ほぼ等距離である。
【００６７】
第１の処理容器１００には、その内部にて排気管１１０ｅ１４の開口近傍にＱＣＭ３００（Quartz Crystal Microbalance:水晶振動子）が設けられている。ＱＣＭ３００は、排気管１１０ｅ１４の開口から排気された混合気体分子の生成速度すなわち成膜速度（Ｄ／Ｒ：デポレート）を検出する第２のセンサの一例である。以下に、ＱＣＭの原理について簡単に説明する。
【００６８】
水晶振動子表面に物質を付着させ、水晶振動体寸法、弾性率、密度等を等価的に変化させた場合、振動子の圧電気性質により以下の式で表される電気的共振周波数ｆの変化が起こる。
ｆ＝１／２ｔ（√Ｃ／ρ）  ｔ：水晶片の厚み  Ｃ：弾性定数  ρ：密度
【００６９】
この現象を利用し、水晶振動子の共振周波数の変化量により極めて微量な付着物を定量的に測定する。このように設計された水晶振動子の総称がＱＣＭである。上式に示したように、周波数の変化は、付着物質による弾性定数の変化と物質の付着厚みを水晶密度に換算したときの厚み寸法で決まるものと考えられ、この結果、周波数の変化を付着物の重量に換算することができる。
【００７０】
このような原理を利用して、ＱＣＭ３００は、水晶振動子に付着した膜厚（成膜速度）を検出するために周波数信号ｆｔを出力するようになっている。周波数信号ｆｔから検出された成膜速度は、各るつぼに納められた各成膜材料の気化速度を制御するために各るつぼの温度をフィードバック制御する際に用いられる。
【００７１】
（第２の処理容器）
つぎに、第２の処理容器２００の形状および内部構成について、図１および図２を参照しながら説明する。第２の処理容器２００は、前述したように、第１の処理容器１００と別体で設けられていて、略直方体の形状を有し、底部にて凹凸を有している。この底部の凹凸と熱の伝達との関係については後述する。
【００７２】
第２の処理容器２００は、第１の蒸着源２１０ａ、第２の蒸着源２１０ｂ、第３の蒸着源２１０ｃ、第４の蒸着源２１０ｄ、第５の蒸着源２１０ｅ、第６の蒸着源２１０ｆをそれぞれ内蔵している。
【００７３】
第１の蒸着源２１０ａ、第２の蒸着源２１０ｂ、第３の蒸着源２１０ｃ、第４の蒸着源２１０ｄ、第５の蒸着源２１０ｅ、第６の蒸着源２１０ｆは、連結管２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ，２２０ｄ，２２０ｅ、２２０ｆをそれぞれ介して、第１の吹き出し器１１０ａ、第２の吹き出し器１１０ｂ、第３の吹き出し器１１０ｃ、第４の吹き出し器１１０ｄ、第５の吹き出し器１１０ｅ、第６の吹き出し器１１０ｆにそれぞれ連結されている。
【００７４】
各蒸着源２１０は、形状および構造が同一である。よって、以下では、第５の蒸着源２１０ｅを例に挙げてその内部構造について図１および図２を参照しながら説明することにより、その他の蒸着源２１０の説明を省略する。
【００７５】
第５の蒸着源２１０ｅは、第１のるつぼ２１０ｅ１、第２のるつぼ２１０ｅ２および第３のるつぼ２１０ｅ３を３つの蒸着源として有している。第１のるつぼ２１０ｅ１、第２のるつぼ２１０ｅ２および第３のるつぼ２１０ｅ３には、第１の連結管２２０ｅ１、第２の連結管２２０ｅ２および第３の連結管２２０ｅ３がそれぞれ連結されていて、それら３本の連結管２２０ｅ１〜２２０ｅ３は、第２の処理容器２００を貫通して結合部分Ｃにて結合し、さらに第１の処理容器１００を貫通して第５の吹き出し器１１０ｅに連結している。
【００７６】
各るつぼ２１０ｅ１、２１０ｅ２，２１０ｅ３には、異なる種類の成膜材料が成膜の原料として納められていて、各るつぼを、たとえば、２００〜５００℃程度の高温にすることにより、各種成膜材料を気化させるようになっている。
【００７７】
各連結管２２０ｅ１〜２２０ｅ３には、第２の処理容器外（大気中）にてバルブ２３０ｅ１〜バルブ２３０ｅ３がそれぞれ取り付けられていて、各バルブ２３０ｅの開閉を操作することにより、各成膜材料（気体分子）を第１の処理容器１００に供給するか否かを制御するようになっている。また、各るつぼに成膜原料を補充する際には、第２の処理容器２００の内部のみならず連結管２２０ｅの内部が大気に開放される。よって、原料補充時に各バルブ２３０ｅを閉めることにより連結管２２０ｅ内部と第１の処理容器１００内部との連通を遮断し、これにより、第１の処理容器１００の内部が大気に開放されることを防いで、第１の処理容器１００内を所定の減圧状態に維持するようになっている。
【００７８】
第２の連結管２２０ｅ２および第３の連結管２２０ｅ３には、第２の処理容器内にて直径０．５ｍｍの穴が設けられたオリフィス２４０ｅ２およびオリフィス２４０ｅ３が貫入されている。
【００７９】
なお、連結管２２０ｅ（第１の連結管２２０ｅ１、第２の連結管２２０ｅ２および第３の連結管２２０ｅ３を含む）は、蒸着源２１０と吹き出し器１１０とを連結することにより、蒸着源２１０にて気化された成膜材料を吹き出し器１１０側に伝送する連結路を形成する。
【００８０】
各るつぼ２１０ｅ１，２１０ｅ２，２１０ｅ３には、各るつぼの側壁を貫通することにより、第２の処理容器２００の内部Ｔと各るつぼの内部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とを連通する供給管２１０ｅ１１、２１０ｅ２１、２１０ｅ３１がそれぞれ設けられている。各供給管２１０ｅ１１、２１０ｅ２１、２１０ｅ３１は、図示しないガス供給源から各るつぼの内部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に不活性ガス（たとえば、Ａｒガス）を供給するために用いられる。供給された不活性ガスは、内部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に存在する各成膜ガスを連結管２２０ｅ、輸送路１１０ｅ２１を介して吹き出し機構１１０ｅ１まで運ぶキャリアガスとして機能する。
【００８１】
また、各るつぼ２１０ｅ１，２１０ｅ２，２１０ｅ３には、各るつぼ２１０ｅの側壁を貫通することにより、第２の処理容器２００の内部Ｔと各るつぼ２１０ｅの内部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とを連通する排気管２１０ｅ１２、２１０ｅ２２、２１０ｅ３２がそれぞれ設けられている。排気管２１０ｅ１２、２１０ｅ２２、２１０ｅ３２には、オリフィス２１０ｅ１３、２１０ｅ２３、２１０ｅ３３がそれぞれ貫入されている。オリフィス２１０ｅ１３、２１０ｅ２３、２１０ｅ３３には、図３に示したように、その中央にて直径が０．１ｍｍの開口が設けられていて、排気管２１０ｅ１２、２１０ｅ２２、２１０ｅ３２の通路を狭めるようになっている。
【００８２】
第２の処理容器２００には、その内部Ｔにて排気管２１０ｅ１２、２１０ｅ２２、２１０ｅ３２の開口近傍にＱＣＭ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃがそれぞれ設けられている。ＱＣＭ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃは、排気管２１０ｅ１２、２１０ｅ２２、２１０ｅ３２の開口から排気され、水晶振動子に付着した膜の厚み（成膜速度）を検出するために周波数信号ｆ１，ｆ２，ｆ３を出力するようになっている。周波数信号ｆ１，ｆ２，ｆ３から求められた成膜速度は、各るつぼに納められた各成膜材料の気化速度を制御するために各るつぼの温度をフィードバック制御する際に用いられる。ＱＣＭ３１０は、第１のセンサの一例である。
【００８３】
各蒸着源２１０ｅには、各蒸着源２１０ｅの温度を制御するヒータ４００、４１０が埋め込まれている。たとえば、第１のるつぼ２１０ｅ１には、その底壁にヒータ４００ｅ１が埋め込まれているとともに、その側壁にヒータ４１０ｅ１が埋め込まれている。第２のるつぼ２１０ｅ２および第３のるつぼ２１０ｅ３も同様に、その底壁にヒータ４００ｅ２，４００ｅ３が埋め込まれているとともに、その側壁にヒータ４１０ｅ２、４１０ｅ３が埋め込まれている。各ヒータ４００，４１０には、交流電源６００が接続されている。
【００８４】
制御装置７００は、ＲＯＭ７１０，ＲＡＭ７２０、ＣＰＵ７３０、入出力Ｉ／Ｆ（インターフェース）７４０を有している。ＲＯＭ７１０，ＲＡＭ７２０には、たとえば、周波数と膜厚との関係を示すデータやヒータをフィードバック制御するためのプログラム等が格納されている。ＣＰＵ７３０は、これらの記憶領域に格納された各種データやプログラムを用いて入出力Ｉ／Ｆに入力された周波数ｆｔ，ｆ１，ｆ２，ｆ３に関する信号から各成膜材料の気体分子の生成速度を演算し、演算された生成速度からヒータ４００ｅ１〜４００ｅ３およびヒータ４１０ｅ１〜４１０ｅ３に印加する電圧を求め、温度制御信号として交流電源６００に送信する。交流電源６００は、制御装置７００から送信された温度制御信号に基づいて所望の電圧を各ヒータに印加する。
【００８５】
連結管２２０ｅが貫通している第１の処理容器１００の下面外壁側には、Ｏリング５００が設けられていて、大気系と第１の処理容器１００との連通を遮断し、第１の処理容器内を気密に保持するようになっている。
【００８６】
また、連結管２２０ｅ１，２２０ｅ２，２２０ｅ３がそれぞれ貫通している第２の処理容器２００の上面外壁側には、Ｏリング５１０、５２０，５３０がそれぞれ設けられていて、大気系と第２の処理容器２００との連通を遮断し、第２の処理容器２００内を気密に保持するようになっている。また、第１の処理容器１００の内部および第２の処理容器２００の内部は、図示しない排気装置により所定の真空度まで減圧されるようになっている。
【００８７】
基板Ｇは、第１の処理容器１００内の上方にて、スライド機構を備えたステージ（ともに図示せず）に静電吸着していて、図１に示したように、７つの隔壁１２０にて仕切られた各吹き出し器１１０ａ〜１１０ｆのわずかに上方を、第１の吹き出し器１１０ａ→第２の吹き出し器１１０ｂ→第３の吹き出し器１１０ｃ→第４の吹き出し器１１０ｄ→第５の吹き出し器１１０ｅ→第６の吹き出し器１１０ｆの順に所定の速度で移動する。これにより、基板Ｇには、各吹き出し器１１０ａ〜１１０ｆからそれぞれ吹き出される成膜材料によって、所望の異なる膜が６層積層されるようになっている。つぎに、この６層連続成膜処理時の蒸着装置１０の具体的動作について説明する。
【００８８】
（６層連続成膜処理）
まず、６層連続成膜処理に用いられる成膜材料について、図４を参照しながら説明する。図４は、蒸着装置１０を用いて６層連続成膜処理を実行した結果、基板Ｇに積層される各層の状態を示している。
【００８９】
まず、基板Ｇが、第１の吹き出し器１１０ａの上方をある速度で進行する際、第１の吹き出し器１１０ａから吹き出された成膜材料が基板Ｇに付着することにより、基板Ｇに第１層のホール輸送層が形成される。つぎに、基板Ｇが第２の吹き出し器１１０ｂの上方を移動する際、第２の吹き出し器１１０ｂから吹き出された成膜材料が基板Ｇに付着することにより、基板Ｇに第２層の非発光層（電子ブロック層）が形成される。同様にして、基板Ｇが第３の吹き出し器１１０ｃ→第４の吹き出し器１１０ｄ→第５の吹き出し器１１０ｅ→第６の吹き出し器１１０ｆの上方を移動する際、各吹き出し器から吹き出された成膜材料により、基板Ｇに第３層の青発光層、第４層の赤発光層、第５層の緑発光層、第６層の電子輸送層が形成される。
【００９０】
以上に説明した蒸着装置１０の６層連続成膜処理によれば、同一容器（すなわち、第１の処理容器１００）内で６つの膜が連続的に形成される。これにより、スループットを向上させ、製品の生産性を向上させることができる。また、従来のように、形成される膜毎に複数の処理容器を設ける必要がないので、設備が大型化せず、設備コストを低減することができる。
【００９１】
（メンテナンス：材料の補充）
以上のように成膜処理が行われる間、前述したように、第１の処理容器１００の内部を所望の真空度に保持する必要がある。なぜなら、第１の処理容器１００の内部を所望の真空度に保持することにより真空断熱効果が得られ、これにより、第１の処理容器１００内の温度を精度良く制御することができるためである。そして、この結果、成膜の制御性を高め、基板Ｇ上に均一で良質な薄膜を多層形成することができる。
【００９２】
一方、基板Ｇに６層成膜処理を施す間、各るつぼに納められた成膜材料は、気化されて気体分子となって蒸着源から吹き出し機構側に送られ、常に消費されていく。このため、随時、各るつぼに各成膜材料を補充する必要がある。
【００９３】
しかしながら、各蒸着源に成膜材料を補充する際、毎回、容器内を大気に解放し、その度に容器内を所定の真空度に保持するために稼働していた排気装置の電源をオフすると、材料補充後、排気装置の電源を再びオンする度に多大なエネルギーが費やされ、排気効率を悪化させる原因となる。
【００９４】
そこで、本実施形態にかかる蒸着装置１０では、前述したように、蒸着源を内蔵する第２の処理容器２００が、基板Ｇに成膜処理を施す第１の処理容器１００と別体の容器として設けられる。これにより、成膜材料を補充する際に、第２の処理容器２００のみを大気に解放すればよく、第１の処理容器１００を大気に解放する必要がなくなる。これにより、材料補充後、電源から投入されるエネルギーを従来必要であったエネルギーよりも小さくすることができる。この結果、排気効率を向上させることができる。
【００９５】
また、成膜材料を補充する際、第１の処理容器１００は大気に解放されない。このため、容器全体を大気に解放していた従来に比べて容器内を所定の真空度にまで減圧する時間を短縮することができる。これにより、スループットを向上させ、製品の生産性を高めることができる。
【００９６】
なお、成膜時、第２の処理容器２００の内部も所望の真空度にまで排気するのは、第２の処理容器２００の内部を所望の真空度にまで減圧していることによる真空断熱効果によって第２の処理容器２００内の温度を精度良く制御するためである。これにより、成膜の制御性を高め、より均一かつ良質な薄膜を基板Ｇに形成することができる。また、蒸着源から発生した高熱が第２の処理容器２００内のたとえば、各種センサ等の部品に伝わり、各部品の特性を悪化させたり、部品自体の破損を招くことを回避することができる。さらに、第２の処理容器２００に断熱材を使用する必要もなくなる。
【００９７】
（第２の処理容器の凹凸と熱の伝達）
前述したように、第２の処理容器２００の底面には凹凸が設けられていて、各るつぼは、その底面（成膜材料が納められた部分近傍の一例である）のみが第２の処理容器２００の底壁の凹部と接するように配置されている。
【００９８】
前述したように、第２の処理容器２００の内部が真空状態にある場合、第２の処理容器内には真空断熱効果が生じている。よって、容器内の熱は、図３に示したように、たとえば、るつぼ２１０ｅ１の第２の処理容器２００の底壁と接している部分から第２の処理容器を介して大気系に放出される。このようにして、各るつぼ２１０ｅ１〜２１０ｅ３の成膜材料が納められた部分近傍の温度を、各るつぼ２１０ｅ１〜２１０ｅ３のその他の部分の温度より低いかまたは同一にすることができる。
【００９９】
ここで、書籍名  薄膜光学（出版社  丸善株式会社  発行者  村田誠四郎  発行年月日  平成１５年３月１５日  発行  平成１６年４月１０日  第２刷発行）の記載によれば、基板上に入射した蒸発分子（成膜材料の気体分子）は、決してそのまま基板に付着して、降り積もるように膜を形成するわけではなく、入射した分子の一部は反射し、真空中に跳ね返される。また、表面に吸着した分子は表面上を動き回り、あるものは再び真空に飛び出し、あるものは基板のあるサイトにつかまって膜を形成する。分子が吸着状態にある平均時間（平均滞留時間τ）は、脱離の活性化エネルギーをＥａとすると、τ＝τ０ｅｘｐ（Ｅａ／ｋＴ）にて表される。
【０１００】
Ｔは絶対温度、ｋはボルツマン定数、τ０は所定の定数であるから、平均滞留時間τは、絶対温度Ｔの関数と考えられる。そこで、発明者らは、この式を用いて、温度と付着係数との関係を確認するための計算を行った。有機材料には、α−ＮＰＤ（ジフェニルナフチルジアミン：有機材料の一例）を用いた。その計算結果を図５に示す。この結果から、温度（℃）が高くなればなるほど、付着係数は小さくなるという傾向を確認することができた。つまり、これは、温度が高くなればなるほど、輸送路等に物理的に吸着する気体分子の数が少なくなることを示している。
【０１０１】
よって、蒸着源の成膜材料が納められた部分近傍の温度より、蒸着源のその他の部分の温度を高くまたは同一にすることにより、成膜材料が気化して気体分子となって吹き出し器１１０側に飛来する間に蒸着源２１０や連結管２２０や輸送路１１０ｅ２１に付着する気体分子の数を少なくすることができる。
【０１０２】
これにより、より多くの気体分子を吹き出し器１１０から吹き出させ、基板Ｇに付着させることができる。この結果、材料の使用効率を上げることにより、生産コストを下げることができるとともに、蒸着源２１０や連結管２２０等に付着した堆積物をクリーニングする周期を長くすることができる。
【０１０３】
（温度制御機構）
蒸着装置１０は、蒸着源２１０の温度を制御する温度制御機構を有している。たとえば、図２に示したように、蒸着源２１０ｅには、るつぼ毎にヒータ４００ｅおよびヒータ４１０ｅがそれぞれ設けられている。ヒータ４００ｅは、各るつぼの成膜材料が納められた部分（図３のｑにて示した位置）側に配設される第１の温度制御機構に相当する。また、ヒータ４１０ｅは、各るつぼにて気化された成膜材料が出ていく各るつぼの出口（図３のｒにて示した位置）側に配設される第２の温度制御機構に相当する。
【０１０４】
交流電源６００からヒータ４１０ｅに印可される電圧が、ヒータ４００ｅに印可される電圧より大きいかまたは同一の場合、各るつぼの出口近傍の温度は、成膜材料が納められた部分近傍の温度より高いかまたは同一になる。
【０１０５】
このようにして、成膜材料が通過する部分の温度を成膜材料が納められた部分の温度より高くすることにより、蒸着源２１０や連結管２２０等に付着する気体分子の数をより少なくすることができる。この結果、材料の使用効率を向上させることができる。
【０１０６】
（温度制御機構のフィードバック制御）
本実施形態にかかる蒸着装置１０では、制御装置７００の制御によりヒータ４００，４１０の温度がフィードバック制御される。このフィードバック制御のために、蒸着源２１０の各るつぼに対応して各ＱＣＭ３１０およびＱＣＭ３００がそれぞれ設けられている。
【０１０７】
本実施形態にかかる蒸着装置１０によれば、蒸着源２１０と吹き出し器１１０とが、別々の容器内にそれぞれ内蔵されている。このため、制御装置７００は、複数の蒸着源２１０に対応してそれぞれ設けられたＱＣＭ３１０から出力される水晶振動子の振動数（周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３）に基づき、複数のるつぼにそれぞれ納められた各種成膜材料の気化速度をそれぞれ検出する。これにより、制御装置７００は、気化速度に基づいて各蒸着源２１０の温度を精度よくフィードバック制御する。このようにして、各蒸着源２１０に納められた成膜材料の気化速度をより正確に目標値に近づけることにより、吹き出し器１１０から吹き出される混合気体分子の量および混合比をより精度良く制御することができる。この結果、成膜の制御性を高め、均一かつ良質な薄膜を基板Ｇ上に形成することができる。
【０１０８】
さらに、本実施形態にかかる蒸着装置１０では、吹き出し器１１０に対応してＱＣＭ３００が配設されていて、制御装置７００は、ＱＣＭ３００から出力される水晶振動子の振動数（周波数ｆｔ）に基づき、吹き出し器１１０から吹き出される混合気体分子の成膜速度を求める。
【０１０９】
このようにして、制御装置７００は、各蒸着源２１０に納められた成膜材料の気化速度とともに、その最終結果を示す吹き出し器１１０を通過している混合気体分子の生成速度も検出する。この結果、各気体分子が、連結管２２０を介して蒸着源２１０から吹き出し器１１０まで通過する間にどのくらい連結管２２０等に付着して損失しているかを知ることができる。これにより、各種成膜材料単体の気体分子の気化速度とそれらが混合した混合気体分子の生成速度とに基づいて、各蒸着源２１０の温度をさらに精度よく制御することにより、さらに良質で良好な特性をもつ膜を被処理体に形成することができる。なお、ＱＣＭ３００は、設けたほうが好ましいが必須ではない。
【０１１０】
（オリフィス）
前述したように、図２に示した第２の連結管２２０ｅ２および第３の連結管２２０ｅ３には、オリフィス２４０ｅ２およびオリフィス２４０ｅ３が貫入されている。このように、蒸着源２１０に連結するいずれかの連結管２２０には、複数の蒸着源にて気化する各種成膜材料の単位時間当たりの分子量の大小関係に基づき、結合部Ｃの手前のいずれかの位置にオリフィスを取り付けてもよい。
【０１１１】
たとえば、第５層では、図４に示したようＡ材料、Ｂ材料およびＡｌｑ３が成膜材料として使用されるとする。そして、たとえば、第１のるつぼ２１０ｅ１にて気化されるＡ材料の単位時間当たりの分子量が、第２のるつぼ２１０ｅ２にて気化されるＢ材料および第３のるつぼ２１０ｅ３にて気化されるＡｌｑ３（aluminum-tris-8-hydroxyquinoline）の単位時間当たりの分子量より多いとする。
【０１１２】
この場合、Ａ材料が通る連結路２２０ｅ１の内部圧力は、Ｂ材料およびＡｌｑ３が通る連結路２２０ｅ２、２２０ｅ３の内部圧力より高くなる。よって、連結路２２０ｅが同じ径を持つ場合、気体分子は、内部圧力が高い連結路２２０ｅ１から結合部Ｃを経て内部圧力が低い連結路２２０ｅ２、２２０ｅ３に流れ込もうとする。
【０１１３】
しかし、オリフィス２４０ｅ２およびオリフィス２４０ｅ３により第２の連結管２２０ｅ２および第３の連結管２２０ｅ３の流路は狭められているので、Ａ材料の気体分子の通過は制限される。これにより、Ａ材料が、連結路２２０ｅ２、２２０ｅ３へ向けて流れ込もうとすることを回避することができる。このようにして、成膜材料の気体分子を逆流させず、吹き出し器１１０側へ誘導することにより、より多くの気体分子を基板Ｇ上に蒸着させることができ、材料の使用効率をより高めることができる。
【０１１４】
このように、オリフィスは、複数の蒸着源（るつぼ）にて気化する各種成膜材料の単位時間当たりの量の大小関係に基づき、その気化量が少ない成膜材料が通過する連結管２２０ｅに設けられることが好ましい。
【０１１５】
ただし、オリフィス２４０ｅは、各種成膜材料の単位時間当たりの量の大小関係にかかわらず、まったく設けなくてもよく、３本の連結管２２０ｅ１〜２２０ｅ３のいずれかに１つ設けてもよい。さらに、オリフィス２４０ｅは、連結管２２０ｅ１〜２２０ｅ３の結合位置Ｃより手前のいずれかの位置に設けることができるが、気化された成膜材料の蒸着源２１０ｅへの逆流を防ぐために、各るつぼ２１０ｅの近傍よりも結合位置Ｃの近傍に設けるほうが好ましい。
【０１１６】
さらに、本実施形態にかかる蒸着装置１０では、前述したように、ＱＣＭ３００およびＱＣＭ３１０側に各成膜材料の一部を排気する排気路１１０ｅ１４、２１０ｅ１２，２１０ｅ２２、２１０ｅ３２にも、それぞれオリフィス１１０ｅ１５、２１０ｅ１３，２１０ｅ２３、２１０ｅ３３が設けられている。
【０１１７】
これによれば、各オリフィスにより各排気路内を通過する気体分子の量を制限することによって、排気する分子量を少なくすることができる。この結果、成膜材料の気体分子の無駄な排気を抑えて材料の使用効率をさらに高めることができる。
【０１１８】
なお、オリフィス２４０ｅ２、２４０ｅ３、１１０ｅ１５、２１０ｅ１３，２１０ｅ２３、２１０ｅ３３は、連結管の流路または排気路の流路を調整する流路調整部材の一例である。流路調整部材の他の例としては、弁の開口度を変えることにより管の流路を調整する開口可変弁が挙げられる。
【０１１９】
（変形例）
つぎに，第１実施形態にかかる蒸着装置１０を用いた６層連続成膜処理の変形例について、図６を参照しながら説明する。この変形例では、蒸着装置１０の外部に設けられた図２の電源６００の替わりに図６に示した冷媒供給源８００が配設されている。また、温度制御機構として図２のヒータ４００、４１０の替わりに第２の処理容器２００の壁面に図６に示した冷媒供給路８１０が埋め込まれている。冷媒供給源８００は、冷媒を冷媒供給路８１０に循環供給する。これにより、蒸着源２１０の成膜材料が納められた部分を冷却することができる。
【０１２０】
（メンテナンス）
成膜時、蒸着源２１０は、２００〜５００℃程度の高温になる。よって、成膜材料を補充するためには、まず、蒸着源２１０を所定の温度まで冷却する必要があるが、従来、蒸着源２１０を所定の温度まで冷却するために半日程度費やしていた。しかしながら、本変形例では、冷媒供給源８００および冷媒供給路８１０を用いて蒸着源２１０を冷却する。この結果、成膜材料を補充するために必要なメンテナンス時間を短縮することができる。
【０１２１】
なお、冷媒供給源８００および冷媒供給路８１０は、第３の温度制御機構の一例である。第３の温度制御機構を用いた温度制御の他の例としては、たとえば、冷媒供給源８００から供給された空気等の冷媒を成膜材料が納められた部分近傍に直接吹きつけることにより、成膜材料が納められた部分を冷却する方法が挙げられる。なお、水冷でもよいが、蒸着源２１０の温度が高温であり、急激な膨張変化を考慮すると空冷が好ましい。
【０１２２】
以上に説明した各実施形態における蒸着装置１０にて成膜処理することが可能なガラス基板のサイズは，７３０ｍｍ×９２０ｍｍ以上である。たとえば，蒸着装置１０は、７３０ｍｍ×９２０ｍｍ（チャンバ内の径：１０００ｍｍ×１１９０ｍｍ）のＧ４．５基板サイズや，１１００ｍｍ×１３００ｍｍ（チャンバ内の径：１４７０ｍｍ×１５９０ｍｍ）のＧ５基板サイズを連続成膜処理することができる。また、蒸着装置１０は、直径が、たとえば２００ｍｍや３００ｍｍのウエハを成膜処理することもできる。すなわち、成膜処理が施される被処理体には、ガラス基板やシリコンウエハが含まれる。
【０１２３】
また、各実施形態においてフィードバック制御に用いられた第１のセンサおよび第２のセンサの他の例としては、たとえば、光源から出力された光を被検体に形成された膜の上面と下面とに照射し、反射した２つ光の光路差により発生する干渉縞を捉え、これを解析して被検体の膜厚を検出する干渉計（たとえば、レーザ干渉計）が挙げられる。
【０１２４】
上記実施形態において，各部の動作はお互いに関連しており，互いの関連を考慮しながら，一連の動作として置き換えることができる。そして，このように置き換えることにより，蒸着装置の発明の実施形態を蒸着装置の使用方法の実施形態とすることができ、蒸着装置の制御装置の実施形態を蒸着装置の制御方法の実施形態とすることができる。
【０１２５】
また，上記各部の動作を，各部の処理と置き換えることにより，蒸着装置の制御方法の実施形態を、蒸着装置を制御するプログラムの実施形態およびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施形態とすることができる。
【０１２６】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１２７】
たとえば、上記実施形態にかかる蒸着装置１０では、成膜材料にパウダー状（固体）の有機ＥＬ材料を用いて、基板Ｇ上に有機ＥＬ多層成膜処理を施した。しかし、本発明にかかる蒸着装置は、たとえば、成膜材料に主に液体の有機金属を用い、気化させた成膜材料を５００〜７００℃に加熱された被処理体上で分解させることにより、被処理体上に薄膜を成長させるＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相成長法）に用いることもできる。このように、本発明にかかる蒸着装置は、有機ＥＬ成膜材料または有機金属成膜材料を原料として蒸着により被処理体に有機ＥＬ膜または有機金属膜を形成する装置として用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の第１の実施形態およびその変形例にかかる蒸着装置の要部斜視図である。
【図２】第１の実施形態にかかる蒸着装置の図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２に示した第１のるつぼおよびその近傍を拡大した図である。
【図４】第１の実施形態およびその変形例にかかる６層連続成膜処理により形成される膜を説明するための図である。
【図５】温度と付着係数との関係を示したグラフである。
【図６】第１の実施形態の変形例にかかる蒸着装置の図１のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１０                蒸着装置
１００              第１の処理容器
１１０              吹き出し器
１１０ｅ１          吹き出し機構
１１０ｅ１１        吹き出し部
１１０ｅ１２        フレーム
１１０ｅ１５        オリフィス
１１０ｅ２          輸送機構
１１０ｅ２１        輸送路
２００              第２の処理容器
２１０              蒸着源
２１０ｅ１          第１のるつぼ
２１０ｅ１３        オリフィス
２１０ｅ２          第２のるつぼ
２１０ｅ２３        オリフィス
２１０ｅ３          第３のるつぼ
２１０ｅ３３        オリフィス
２２０ｅ            連結管
２３０ｅ            バルブ
２４０ｅ２，２４０ｅ３  オリフィス
３００，３１０      ＱＣＭ
４００ｅ，４１０ｅ  ヒータ
７００              制御装置
【図１】
2008081778.tif 000003
【図２】
2008081778.tif 000004
【図３】
2008081778.tif 000005
【図４】
2008081778.tif 000006
【図５】
2008081778.tif 000007
【図６】
2008081778.tif 000008