(57)【要約】【課題】被処理基板に対して蒸着材料を効率よく到達させることができ、かつ、被処理基板に対して蒸着材料が垂直に入射する状態に近づけることのできる蒸着用坩堝、蒸着法および蒸着装置を提供すること。【解決手段】蒸着材料を加熱して蒸気流を放出する蒸着用坩堝４０は、蒸着材料が装填される加熱容器４１と、蒸気流を噴出する蒸気流噴出口４３ａと、蒸気流の放出経路を囲むとともに蒸気流の放出方向に向けて開口する筒状ガイド部材４２とを備えている。筒状ガイド部材４２の内周面は、衝突した蒸着粒子を放出方向に向けて反射する放物面からなる飛翔方向制御用凹曲面４２ｄになっており、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄの焦点位置に蒸気流噴出口４３ａが配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着材料を加熱して当該蒸着材料の蒸気流を放出する蒸着用坩堝において、
前記蒸着材料が装填される加熱容器と、
該加熱容器内に連通して前記蒸気流を噴出する蒸気流噴出口と、
該蒸気流噴出口の開口方向の周りを囲むとともに前記蒸気流の放出方向に向けて開口し、衝突した蒸着粒子を前記放出方向に向けて反射する飛翔方向制御用凹曲面と、
を有していることを特徴とする蒸着用坩堝。
【請求項２】
前記飛翔方向制御用凹曲面は放物面からなり、当該放物面の焦点位置または焦点位置近傍で前記蒸気流噴出口が開口していることを特徴とする請求項１に記載の蒸着用坩堝。
【請求項３】
前記加熱容器の開口を覆うように当該加熱容器に対して着脱可能な筒状ガイド部材を備え、
当該筒状ガイド部材の内周側面に前記飛翔方向制御用凹曲面が形成され、
当該筒状ガイド部材内の底側に前記前記蒸気流噴出口が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸着用坩堝。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の蒸着用坩堝を用いた蒸着法であって、
前記飛翔方向制御面を前記蒸着材料の蒸発温度以上に加熱して被処理基板の被成膜面に蒸着を行うことを特徴とする蒸着法。
【請求項５】
前記被処理基板の被成膜面側に、当該被処理基板に対する蒸着パターンに対応するマスク開口部を備えた蒸着用マスクを配置した状態で蒸着を行うことを特徴とする請求項４に記載の蒸着法。
【請求項６】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の蒸着用坩堝を蒸着室内に備えていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項７】
前記蒸着室内には、被処理基板の被成膜面に対向する位置に前記蒸着用坩堝が複数配置されていることを特徴とする請求項６に記載の蒸着装置。
【請求項８】
前記加熱容器内を加熱する加熱装置を有し、
当該加熱装置は、前記飛翔方向制御用凹曲面を前記蒸着材料の蒸発温度以上に加熱可能であることを特徴とする請求項６または７に記載の蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着材料を加熱して蒸着材料の蒸気流を放出する蒸着用坩堝、この蒸着用坩堝を用いた蒸着法、および当該蒸着用坩堝を備えた蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空蒸着法および蒸着装置では、蒸着材料が装填された蒸着用坩堝を加熱することにより蒸着材料を気化させ、これにより発生した蒸着材料の分子や原子の蒸気流を被処理基板に入射させることにより、被処理基板に薄膜を形成する（非特許文献１、特許文献１、２参照）。
【０００３】
このような蒸着装置では、例えば、図７に示すように、蒸着室８１１内の上方位置に被処理基板２０を保持する基板ホルダ８１９が配置され、下方位置に被処理基板２０に向けて蒸着材料の蒸気流を供給する蒸着源８１２が配置されている。蒸着源８１２は、蒸着材料が装填された蒸着用坩堝８４０と、蒸着用坩堝８４０内の蒸着材料を加熱するための加熱装置８１３とを備えており、蒸着用坩堝８４０には、その上部開口を開閉するシャッタ８１４が配置されている。なお、真空蒸着装置８００を用いて被処理基板２０に所定パターンを有する薄膜を形成する場合は、被処理基板２０の被成膜面側に、蒸着パターンに対応するマスク開口部が形成された蒸着用マスク３１を重ねた状態で蒸着を行う。
【０００４】
また、被処理基板の被成膜面に対する蒸着分子や蒸着原子の到達率を向上させるため、蒸着用坩堝と連結した放出用容器を被処理基板に近接させ、放出用容器を介して放出用容器に接続されたノズルにより、蒸着分子や蒸着原子を被成膜面に向けて放出する蒸着装置が案出されている（特許文献３参照）。
【非特許文献１】ジークフリート・シラー、ウルリッヒ・ハイジッヒ著、真空蒸着（アグネ社）、ｐ．３５−ｐ．３８
【特許文献１】特開平１０−１９５６３９号公報
【特許文献２】特開平１０−２５１８３８号公報
【特許文献３】特開２００５−３３６５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
真空蒸着装置８００では、矢印Ｖで示すように、蒸気流が蒸着用坩堝８４０から３６０°全周方向に向かって飛散するため、被処理基板２０の面内位置によって膜厚がばらつく。そこで、図７に真空蒸着装置８００では、被処理基板２０の中心に対する真下位置から側方に蒸着用坩堝８４０をずらして配置するとともに、被処理基板２０を回転させることにより、膜厚を均一化する構成が採用されている。
【０００６】
しかしながら、かかる構成では、蒸着用坩堝８４０より放出された蒸着分子や蒸着原子のうち、１％程度といった一部が被処理基板２０の被成膜面に到達するだけで、残りの大半は蒸着室８１１の内壁に配置されている防着板（図示せず）などに付着してしまうため、蒸着材料の多くが無駄に消費されるという問題点がある。
【０００７】
かといって、特許文献３に記載の蒸着装置のように、蒸着分子や蒸着原子が放出されるノズルを被処理基板に近接させると、蒸着用坩堝からの輻射熱によって、被処理基板に形成された薄膜が熱変質しやすいという問題点がある。
【０００８】
また、上記した従来の真空蒸着装置のいずれにおいても、蒸気流が３６０°全周方向に飛散するため、被処理基板の面内位置によっては蒸着材料の入射方向が斜めになる。それ故、マスク蒸着の場合、被処理基板において蒸着用マスクの影になる部分では、膜厚が薄くなるか、成膜されないという事態が発生する。
【０００９】
以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、被処理基板に対して蒸着材料を効率よく到達させることができ、かつ、被処理基板に対して蒸着材料が垂直に入射する状態に近づけることのできる蒸着用坩堝、蒸着法および蒸着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明では、蒸着材料を加熱して当該蒸着材料の蒸気流を放出する蒸着用坩堝において、前記蒸着材料が装填される加熱容器と、該加熱容器内に連通して前記蒸気流を噴出する蒸気流噴出口と、該蒸気流噴出口の開口方向の周りを囲むとともに前記蒸気流の放出方向に向けて開口し、衝突した蒸着粒子を前記放出方向に向けて反射する飛翔方向制御用凹曲面とを有していることを特徴とする。
【００１１】
本発明における「凹曲面」とは全体が曲面で形成されている構成の他、多数の平面が組み合わされて全体として曲面を構成している場合も含む意味である。
【００１２】
本発明において、加熱容器内で加熱された蒸着材料は、蒸気流噴出口から蒸気流となって放出され、被処理基板に堆積する。その際、蒸気流噴出口の開口方向の周り（蒸気流の放出経路の周り）は飛翔方向制御用凹曲面で囲まれており、蒸着分子や蒸着原子などの蒸着粒子のうち、斜め側方に飛翔した蒸着粒子は、飛翔方向制御用凹曲面で反射して被処理基板に向かう。このため、蒸気流は、小さな発散角をもって被処理基板に向かうので、蒸着材料が蒸着室の内壁に付着するのを防止でき、被処理基板に対して蒸着材料を効率よく到達させることができる。従って、蒸着材料の無駄な消費を削減できる。また、蒸気流は、小さな発散角をもって被処理基板に向かうので、被処理基板に対して蒸着材料が垂直に入射する状態に近づけることができるので、マスク蒸着の場合には、被処理基板において蒸着用マスクの影になる部分がほとんどない。よって、蒸着パターン精度を向上することができる。
【００１３】
本発明において、前記飛翔方向制御用凹曲面は放物面からなり、当該放物面の焦点位置または焦点位置近傍で前記蒸気流噴出口が開口していることが好ましい。このように構成すると、斜め側方に飛翔した蒸着粒子は各々、飛翔方向制御用凹曲面で反射して互いに平行な軌跡を描きながら被処理基板に向かって飛翔する。このため、被処理基板に向かう蒸気流の発散角を小さくできるので、被処理基板に対して蒸着材料を効率よく到達させることができ、蒸着材料の無駄な消費をより削減できる。また、蒸気流において、被処理基板に対して垂直に入射する蒸着粒子の比率を高めることができるので、マスク蒸着の際、被処理基板においては蒸着用マスクの影になる部分を最小限に止めることができる。それ故、蒸着パターン精度をさらに向上することができる。
【００１４】
本発明において、前記加熱容器の開口を覆うように当該加熱容器に対して着脱可能な筒状ガイド部材を備え、当該筒状ガイド部材の内周側面に前記飛翔方向制御用凹曲面が形成され、当該筒状ガイド部材内の底側に前記前記蒸気流噴出口が形成されていることが好ましい。このように構成すると、筒状ガイド部材を加熱容器から外すだけで、加熱容器の開口を開放できるので、筒状ガイド部材を設けた場合でも、加熱容器への蒸着材料の装填を容易に行うことができる。
【００１５】
本発明に係る蒸着用坩堝を用いた蒸着法では、前記飛翔方向制御面を前記蒸着材料の蒸発温度以上に加熱して被処理基板の被成膜面に蒸着を行う。このように構成すると、斜め側方に飛翔した蒸着粒子は各々、飛翔方向制御用凹曲面で完全弾性衝突するので、蒸着粒子を所定の方向に反射することができる。また、蒸着粒子が飛翔方向制御用凹曲面に堆積することもないので、被処理基板に対して蒸着材料を効率よく到達させることができ、蒸着材料の無駄な消費をより削減できる。
【００１６】
本発明に係る蒸着法は、前記被処理基板の被成膜面側に、当該被処理基板に対する蒸着パターンに対応するマスク開口部を備えた蒸着用マスクを配置した状態で蒸着を行うマスク蒸着法に適用すると効果的である。被処理基板に対して蒸着材料が垂直に入射する状態に近づけると、マスク蒸着の際、被処理基板においては蒸着用マスクの影になる部分がほとんどないので、蒸着マスクが厚い場合でも、マスク蒸着パターン精度を向上することができる。
【００１７】
本発明に係る蒸着用坩堝を蒸着室内に備えた蒸着装置では、蒸着室内に蒸着用坩堝を１つ備えた構成を採用できる。また、被処理基板が大きい場合には、前記蒸着室内において被処理基板の被成膜面に対向する位置に前記蒸着用坩堝が複数配置されている構成を採用してもよい。このように構成すると、大型の被処理基板に対して蒸着する場合でも、被処理基板に対して蒸着材料を効率よく到達させることができ、蒸着材料の無駄な消費を削減できる。
【００１８】
本発明に係る蒸着装置では、前記加熱容器内を加熱する加熱装置を有し、当該加熱装置は、前記飛翔方向制御用凹曲面を前記蒸着材料の蒸発温度以上に加熱可能であることが好ましい。すなわち、飛翔方向制御用凹曲面を加熱する場合でも、その温度は概ね、加熱容器と同等の温度でよいので、一体の加熱装置によって加熱容器および飛翔方向制御用凹曲面を加熱することができ、かかる構成であれば、蒸着装置の構成を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図面を参照して、本発明を適用した蒸着用坩堝、蒸着法および蒸着装置について説明する。なお、以下の実施の形態では、本発明の蒸着用坩堝、蒸着法および蒸着装置を用いて有機ＥＬ装置を製造する場合を例示する。
【００２０】
（有機ＥＬ装置の構成例）
図１は、本発明が適用される有機ＥＬ装置（有機エレクトロルミネッセンス装置）の要部断面図である。図１に示す有機ＥＬ装置１は、表示装置や、電子写真方式を利用したプリンタに使用されるラインヘッドとして用いられるものであり、複数の有機ＥＬ素子３を配列してなる発光素子群３Ａを備えている。有機ＥＬ素子３は、例えば、陽極として機能する画素電極４と、この画素電極４からの正孔を注入／輸送する正孔輸送層６と、有機ＥＬ物質からなる発光層７と、電子を注入／輸送する電子輸送層８と、陰極９と、保護層がこの順に積層された構造になっている。本形態において、素子基板２上には、画素電極４に電気的に接続された駆動用トランジスタ５ａ（薄膜トランジスタ）などを含む回路部５が、発光素子群３Ａの下層側に形成されている。
【００２１】
有機ＥＬ装置１がボトムエミッション方式である場合は、発光層７で発光した光を画素電極４の側から出射するため、素子基板２の基体としては、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）などの透明基板が用いられる。その際、陰極９を光反射膜によって構成すれば、発光層７で発光した光を陰極９で反射して透明基板の側から出射することができる。これに対して、有機ＥＬ装置１がトップエミッション方式である場合は、発光層７で発光した光を陰極９の側から出射するため、素子基板２の基体は透明である必要はない。但し、有機ＥＬ装置１がトップエミッション方式である場合でも、素子基板２に対して光出射側とは反対側の面に反射層（図示せず）を配置して、発光層７で発光した光を陰極９の側から出射する場合には、素子基板２の基体として透明基板を用いる必要がある。また、有機ＥＬ装置１がトップエミッション方式である場合において、素子基板２の基体と発光層７との間に反射層を形成して、発光層７で発光した光を陰極９の側から出射する場合には、素子基板２の基体は透明である必要はない。
【００２２】
このような有機ＥＬ装置１を製造するには、素子基板２に対してＣＶＤ法や真空蒸着法などを用いた成膜工程、レジストマスクを用いてのパターニング工程などといった半導体プロセスを利用して各層が形成される。但し、正孔輸送層６、発光層７、電子輸送層８などの有機機能層は、水分や酸素により劣化しやすいため、発光層７などの有機機能層を形成する際、さらには、電子輸送層８の上層に陰極９を形成する際、レジストマスクを用いてのパターニング工程を行うと、レジストマスクをエッチング液や酸素プラズマなどで除去する際に有機機能層が水分や酸素により劣化してしまう。そこで、本形態では、発光層７などの有機機能層を形成する際、さらには陰極９を形成する際には、以下に示す蒸着用坩堝および蒸着装置を用いたマスク蒸着を行うことにより素子基板２に所定形状の薄膜を形成し、レジストマスクを用いてのパターニング工程を行わない。
【００２３】
（蒸着装置の構成）
図２は、本発明を適用した蒸着装置の構成を示す概略構成図である。図２に示すように、本形態の真空蒸着装置１００では、蒸着室１１内の上方位置に、被処理基板２０（素子基板２）および蒸着用マスク３１を保持する基板ホルダ１９が配置されており、蒸着用マスク３１は、被処理基板２０の下面側（被成膜面側）の所定位置に重ねられた状態にある。蒸着用マスク３１の構成については、図３（ａ）、（ｂ）を参照して後述するが、被処理基板２０に対する蒸着パターンに対応する複数のマスク開口部３１０が形成されている。
【００２４】
蒸着室１１内の下方位置には、被処理基板２０に向けて蒸着分子や蒸着原子などの蒸着粒子からなる蒸気流を供給する蒸着源１２が配置されている。蒸着源１２は、蒸着材料が装填された蒸着用坩堝４０と、蒸着用坩堝４０内の蒸着材料を加熱するための加熱装置１３とを備えており、蒸着用坩堝４０に対しては、その上部開口を開閉するシャッタ１４が構成されている。蒸着用坩堝４０の詳細な構成は、図４および図５を参照して後述するが、加熱容器４１と筒状ガイド部材４２とを備えている。
【００２５】
加熱装置１３は、内側に蒸着用坩堝４０全体を装着可能な凹部１３３を備えた有底筒状のヒートブロック１３１と、このヒートブロック１３１内に配置された電熱線などの発熱体１３２とを備えており、ヒートブロック１３１あるいは蒸着用坩堝４０の温度を熱電対などで監視しながら発熱体１３２への給電を制御する。なお、加熱装置１３は、蒸着用坩堝４０をヒートブロック１３１内に保持した状態で蒸着室１１の底部に形成された凹部１１１内に配置されている。
【００２６】
本形態の真空蒸着装置１００において、蒸着用坩堝４０は、被処理基板２０の中心の真下位置に配置されており、被処理基板２０を固定した状態で蒸着を行う。
【００２７】
（蒸着用マスク３１の構成）
図３（ａ）、（ｂ）は蒸着用マスクの説明図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すマスク部材３０Ａ、３０Ｂのうち、図３（ａ）に示すマスク部材３０Ａは、厚さが約０．２５〜０．５ｍｍの矩形薄板状の蒸着用マスク３１を矩形枠状の枠体３３に取り付けた構成となっている。蒸着用マスク３１および枠体３３は各々、金属材料（例えばステンレス、インバー、４２アロイ、ニッケル合金等）、ガラス、セラミックス、シリコンなどからなり、蒸着用マスク３１については多結晶シリコンからなることが好ましい。蒸着用マスク３１は、被処理基板２０に対する蒸着パターンに対応する複数のマスク開口部３１０が、並行かつ一定間隔に形成されている。枠体３３は、蒸着用マスク３１と略同等の大きさの開口部３４０が形成された支持基板３４と、蒸着用マスク３１のマスク開口部３１０の間に配置されてマスク開口部３１０の間を支持する梁部３５と、梁部３５に対して長手方向の張力を付与させて支持基板３４に固定する固定部材３６とを備えている。梁部３５は、マスク開口部３１０の間のうち、マスク開口部３１０の長手方向に沿うように配置されており、マスク開口部３１０で挟まれた領域よりも狭い幅寸法を備えている。梁部３５は、金属材料（例えばステンレス、インバー、４２アロイ、ニッケル合金等）、ガラス、セラミックス、シリコン、ＳＵＳ４３０などにより構成されている。
【００２８】
図３（ｂ）に示すマスク部材３０Ｂは、ベース基板をなす支持基板３７に、複数のチップ状の蒸着用マスク３１を取り付けた構成を有しており、複数の蒸着用マスク３１は各々、アライメントされて支持基板３７に陽極接合や接着剤などの方法で接合されている。支持基板３７には、複数の開口部３７０が平行、かつ一定間隔で設けられており、複数の蒸着用マスク３１は各々、開口部３７０を塞ぐように支持基板３７上に固定されている。蒸着用マスク３１には、被処理基板２０に対する蒸着パターンに対応する長孔形状のマスク開口部３１０が複数一定間隔で平行に設けられている。蒸着用マスク３１は、面方位（１００）を有する単結晶シリコンや、面方位（１１０）を有する単結晶シリコンなどからなり、マスク開口部３１０は、フォトリソグラフィ技術、およびテトラメチル酸化アルミニウムなどの有機系の水酸化物、水酸化カリウムや水酸化ナトリウムなどの無機系の水酸化物などのアルカリ水溶液を用いたウエットエッチング技術により形成される。支持基板３７としては、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラス、石英などからなる透明基板が用いられている。
【００２９】
（蒸着用坩堝４０の構成）
図４（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した蒸着用坩堝の分解斜視図および断面図である。図２および図４（ａ）、（ｂ）に示すように、蒸着用坩堝４０は、蒸着材料が装填される加熱容器４１と、この加熱容器４１の上部開口４１ａを覆うように加熱容器４１に連結された筒状ガイド部材４２とから構成されている。
【００３０】
加熱容器４１は有底円筒状を有しており、上部開口４１ａを上方に向けて、図２に示すヒートブロック１３１の凹部１３３の底部に配置されている。加熱容器４１の側面壁４１ｂは、上半部が下半部に比して小径になっており、上半部の外周面には雄ねじ４１ｃが形成されている。
【００３１】
筒状ガイド部材４２は、有底円筒状を有しており、下端部に形成された円筒部４２ｅの内周面には、加熱容器４１の側面壁４１ｂに形成された雄ねじ４１ｃと螺合する雌ねじ４２ｈが形成されている。従って、加熱容器４１と筒状ガイド部材４２とは、雄ねじ４１ｃと雌ねじ４２ｈとによって連結した状態、および分離した状態とに切り換え可能である。このため、加熱容器４１と筒状ガイド部材４２とを連結した状態において、加熱容器４１の上部開口４１ａは、筒状ガイド部材４２の底部４２ａによって塞がれ、加熱容器４１と筒状ガイド部材４２とを分離した状態において、加熱容器４１の上部開口４１ａは開放される。また、加熱容器４１と筒状ガイド部材４２とを連結した状態で、図２に示すヒートブロック１３１の凹部１３３の内部に蒸着用坩堝４０を配置すると、加熱容器４１の外周側面全体および底部がヒートブロック１３１の内周壁および底壁と接し、筒状ガイド部材４２の外周側面全体はヒートブロック１３１の内周壁に接した状態となる。従って、加熱装置１３は、加熱容器４１を介して、その内側に装填された蒸着材料を加熱可能であるとともに、筒状ガイド部材４２を加熱可能である。
【００３２】
加熱容器４１の底部４２ａの中央には小穴４２ｆが貫通しており、小穴４２ｆには円筒状のニードル４３が装着されている。ここで、ニードル４３の上端は、加熱容器４１の底部４２ａより所定の寸法だけ上方に位置しており、ニードル４３の上端では、加熱容器４１の内部で蒸着材料が蒸発温度以上の温度まで加熱された際に、蒸着材料の蒸気が噴出する蒸気流噴出口４３ａが開口している。一方、ニードル４３の下端は加熱容器４１の内部まで届いており、蒸気流噴出口４３ａは加熱容器４１の内部に連通している。
【００３３】
筒状ガイド部材４２の上側の円筒状胴部４２ｂは、蒸気流噴出口４３ａから噴出された蒸気流の放出方向に向けて開口しており、開口部４２ｃからは被処理基板２０に向けて蒸気流が放出される。筒状ガイド部材４２において、円筒状胴部４２ｂの内周面は、底部４２ａの側から開口部４２ｃに向けて連続的に拡径する凹曲面になっており、図５（ａ）を参照して後述するように、円筒状胴部４２ｂの内周面は、蒸気流噴出口４３ａから噴出した蒸気流に含まれる蒸着粒子（蒸着分子または蒸着原子）が衝突した際、蒸着粒子を蒸気流の放出方向に向けて反射する飛翔方向制御用凹曲面４２ｄになっている。本形態において、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄは放物面からなり、この放物面の焦点位置または焦点位置近傍に蒸気流噴出口４３ａが配置されている。すなわち、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄは、ニードル４３の軸線を対称軸として放物線を回転させた曲面になっている。
【００３４】
このような加熱容器４１および筒状ガイド部材４２（ニードル４３も含めて）は、例えば、純銅を旋盤などで削り出すことにより作製することができる。また、蒸着材料が銅と反応するものがある場合には、加熱容器４１および筒状ガイド部材４２は、石英、炭化珪素、グラファイト、アルミナなどにより作製される。
【００３５】
（マスク蒸着法）
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を適用した蒸着用坩堝および蒸着装置を用いてマスク蒸着を行った際の蒸着流の挙動を示す説明図である。図２に示す真空蒸着装置１００を用いて被処理基板２０にマスク蒸着する際には、まず、蒸着室１１内を真空引きするとともに、加熱装置１３によって、蒸着用坩堝４０の加熱容器４１内の蒸着材料をその蒸発温度以上の温度にまで加熱する。その際、加熱装置１３によって、筒状ガイド部材４２も蒸着材料の蒸発温度以上の温度にまで加熱される。その間、シャッタ１４は、蒸着用坩堝４０の開口（筒状ガイド部材４２の開口部４２ｃ）を閉状態とする位置にある。
【００３６】
そして、加熱容器４１内の蒸着材料が所定温度に達すると、シャッタ１４を開位置に移動させる。その結果、ニードル４３の先端部に形成されている蒸気流噴出口４３ａからは蒸着材料の蒸気流が噴出され、蒸気流は円筒状胴部４２ｂの内側を通って開口部４２ｃから被処理基板２０に向けて放出される。その結果、被処理基板２０の被成膜面では、蒸着用マスク３１のマスク開口部３１０と重なる領域のみに薄膜が形成される。例えば、図１に示す発光層７を形成する場合には、低分子有機ＥＬ材料を加熱、蒸発させ、蒸着用マスク３１のマスク開口部３１０を介して被処理基板２０の下面に発光層７をストライプ状に形成する。正孔輸送層６、電子輸送層８、陰極９などの形成も略同様に行う。
【００３７】
その際、蒸気流に含まれる蒸着粒子のうち、斜め側方に飛翔した蒸着粒子は、図５（ａ）に示すように、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄに衝突するが、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄは、蒸着材料の蒸発温度以上の温度にまで加熱されているので、蒸着粒子（蒸着分子または蒸着原子）は、図５（ｂ）に示すように、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄに完全弾性衝突し、反射する。従って、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄに対する蒸着粒子の入射角θ1と、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄに対する蒸着粒子の反射角θ2は等しい。また、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄは放物面からなり、この放物面の焦点位置に蒸気流噴出口４３ａが配置されている。このため、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄに衝突した蒸着粒子は、図５（ａ）に矢印Ｖ1で示す軌跡を描きながら、開口部４２ｃから被処理基板２０に向けて放出され、開口部４２ｃから出た後の軌跡は互いに平行である。
【００３８】
これに対して、蒸気流噴出口４３ａから噴出された蒸気流のうち、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄに衝突せずに開口部４２ｃから放出された蒸気流は、図５（ｃ）に矢印Ｖ2で示すように、開口部４２ｃの半径ｒと、蒸気流の放出方向における開口部４２ｃと蒸気流噴出口４３ａとの距離ｄとによって規定される発散角をもって放出される。すなわち、開口部４２ｃから放出される蒸気流の発散角θ3は、下式
ｔａｎ（θ3）  =  ｒ／ｄ
で表わされる。従って、開口部４２ｃの半径ｒが２０ｍｍで、蒸気流の放出方向における開口部４２ｃと蒸気流噴出口４３ａとの距離ｄが７０ｍｍである場合には、開口部４２ｃからの蒸気流の発散角は１６°となる。また、開口部４２ｃの半径ｒが１５ｍｍで、蒸気流の放出方向における開口部４２ｃと蒸気流噴出口４３ａとの距離ｄが１２０ｍｍである場合には、開口部４２ｃからの蒸気流の発散角は７．１°となる。
【００３９】
それ故、図２に示す真空蒸着装置１００において、被処理基板２０に対する成膜領域の半径をＳとし、蒸気流の放出方向における開口部４２ｃと被処理基板２０との距離をＴとしたとき、被処理基板２０に対する成膜領域の半径Ｓは、下式
ｔａｎ（θ3）  =  Ｔ／（Ｓ＋ｄ）  ≒  Ｔ／Ｓ
で表わされる。
【００４０】
また、被処理基板２０に対する蒸着材料の入射角度の最大値は±θ3で表わされる。従って、開口部４２ｃの半径ｒが２０ｍｍで、蒸気流の放出方向における開口部４２ｃと蒸気流噴出口４３ａとの距離ｄが７０ｍｍである場合には、被処理基板２０に対する蒸着材料の入射角度の最大値は±１６°であり、被処理基板２０に対する蒸着材料の入射角度を０°に近づけることができる。
【００４１】
また、開口部４２ｃの半径ｒが１５ｍｍで、蒸気流の放出方向における開口部４２ｃと蒸気流噴出口４３ａとの距離ｄが１２０ｍｍである場合には、被処理基板２０に対する蒸着材料の入射角度の最大値は±７．１°であり、被処理基板２０に対する蒸着材料の入射角度をより０°に近づけることができる。この場合、被処理基板２０に対する成膜領域の最外周側でも、被処理基板２０に対する蒸着材料の入射角度は７．１°であり、それより内側では７．１°未満である。それ故、強度という観点から蒸着用マスク３１の厚さを０．０８ｍｍまで厚くした場合でも、蒸着用マスク３１による影は９．９μｍの幅であり、狭い。なお、蒸着用マスク３１においてマスク開口部３１０にテーパを付与すれば、蒸着用マスク３１による影をさらに圧縮することができる。
【００４２】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、加熱容器４１内で加熱された蒸着材料は、蒸気流噴出口４３ａから蒸気流となって放出され、被処理基板２０に堆積する。その際、蒸気流の放出経路は飛翔方向制御用凹曲面４２ｄで囲まれており、この飛翔方向制御用凹曲面４２ｄは、蒸着材料の蒸発温度以上に加熱されている。このため、蒸着分子や蒸着原子などの蒸着粒子のうち、斜め側方に飛翔した蒸着粒子は、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄで反射して被処理基板２０に向かう。従って、蒸気流は、小さな発散角をもって被処理基板２０に向かうので、蒸着粒子が蒸着室１１の内壁に付着することを防止できるので、被処理基板２０に対して蒸着材料を効率よく到達させることができる。従って、蒸着材料の無駄な消費を削減できる。
【００４３】
また、被処理基板２０に対して蒸着粒子が垂直に入射する状態に近づけることができるので、マスク蒸着の際、被処理基板２０においては蒸着用マスク３１の影になる部分がほとんどない。特に本形態では、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄが放物面からなり、この放物面の焦点位置で蒸気流噴出口４３ａが開口している。このため、斜め側方に飛翔した蒸着粒子は各々、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄで反射して互いに平行な軌跡を描きながら被処理基板２０に向かって飛翔する。従って、蒸気流において、被処理基板２０に対して蒸着粒子が垂直に入射する比率を高めることができるので、マスク蒸着の際、被処理基板２０においては蒸着用マスク３１の影になる部分を最小限に止めることができる。それ故、厚さが０．０８ｍｍなどといった厚い蒸着用マスク３１を用いた場合でも、蒸着パターン精度を向上することができる。
【００４４】
また、厚さが０．０８ｍｍなどといった厚い蒸着用マスク３１を用いれば、蒸着用マスク３１の自重による撓みを防止できるので、蒸着用マスク３１と被処理基板２０とを密着した状態に重ねることができる。それ故、蒸着用マスク３１と被処理基板２０との間に隙間が発生しないので、その点でも、蒸着パターン精度を向上することができる。
【００４５】
さらに、本形態においては、加熱容器４１に対して筒状ガイド部材４２を着脱可能にし、この筒状ガイド部材４２の内周側面に飛翔方向制御用凹曲面４２ｄを形成するとともに、筒状ガイド部材４２内の底側に蒸気流噴出口４３ａを形成してある。このため、筒状ガイド部材４２を加熱容器４１から外すだけで、加熱容器４１の上部開口４１ａを完全に開放することができるので、筒状ガイド部材４２を設けた場合でも、加熱容器４１への蒸着材料の装填を容易に行うことができる。
【００４６】
さらにまた、本形態では、加熱容器４１内を加熱する加熱装置１３によって、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄを蒸着材料の蒸発温度以上に加熱する構成を採用している。すなわち、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄを加熱する場合でも、その温度は概ね、加熱容器４１と同等の温度でよいので、一体の加熱装置１３によって加熱容器４１および飛翔方向制御用凹曲面４２ｄを加熱する構成を採用しているため、真空蒸着装置１００の構成を簡素化することができる。
【００４７】
［他の実施の形態］
上記形態では、１枚の被処理基板２０に対して蒸着用坩堝４０を１つ配置した構成であったが、１枚の被処理基板２０のサイズが大きな場合には、図６に示すように、真空蒸着装置１００の蒸着室１１内おいて、被処理基板２０に対向する位置に複数の蒸着用坩堝４０を配置してもよい。このように構成すると、大型の被処理基板２０に対して蒸着する場合でも、被処理基板２０に対して蒸着材料を効率よく到達させることができ、蒸着材料の無駄な消費を削減できる。
【００４８】
上記形態では、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄが放物面からなり、この放物面の焦点位置に蒸気流噴出口４３ａを配置したが、最適条件からずれるものの、放物面の焦点位置近傍に蒸気流噴出口４３ａを配置してもよい。
【００４９】
上記形態では、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄが放物面であったが、衝突した蒸着粒子を放出方向に向けて反射可能であれば、飛翔方向制御用凹曲面４２ｄを楕円面とした構成、双曲面とした構成、さらには、これらの曲面を組み合わせた構成を採用してもよい。また、凹曲面を構成するにあたっては、全体が曲面で形成されている構成の他、多数の平面が組み合わされて全体として曲面が形成されている構成を採用してもよい。
【００５０】
図２を参照して説明した実施の形態では、被処理基板２０の中心の真下位置に蒸着用坩堝を配置し、被処理基板２０を固定した状態で蒸着を行う例であったが、図７を参照して説明したように、被処理基板２０の中心の真下位置から側方に、本発明を適用した蒸着用坩堝４０を配置し、かつ、被処理基板２０をその中心周りに回転させながら蒸着を行う構成を採用してもよい。
【００５１】
上記形態においては、本発明を適用した蒸着用坩堝４０、蒸着法および真空蒸着装置１００を、マスク蒸着を行う際に適用したが、蒸着用マスク３１を用いず、被処理基板２０の被成膜面全体に均一な膜厚の薄膜を形成する際にも本発明の蒸着用坩堝４０、蒸着法および真空蒸着装置を適用してもよい。この場合にも、蒸着材料の無駄な消費を防止することができるとともに、配向の揃った薄膜を形成することができるなどの利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明が適用される有機ＥＬ装置の要部断面図である。
【図２】本発明を適用した蒸着装置の概略構成図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は蒸着用マスクの説明図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した蒸着用坩堝の分解斜視図、および断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を適用した蒸着用坩堝を用いた場合の蒸着流の挙動を示す説明図である。
【図６】本発明を適用した別の実施の形態に係る蒸着装置の概略構成図である。
【図７】従来の蒸着装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５３】
１・・有機ＥＬ装置、２・・素子基板、３・・有機ＥＬ素子、７・・発光層、９・・陰極、１１・・蒸着室、１２・・蒸着源、２０・・被処理基板、３１・・蒸着用マスク、４０・・蒸着用坩堝、４１・・加熱容器、４２・・筒状ガイド部材、４２ｄ・・飛翔方向制御用凹曲面、４３・・ニードル、４３ａ・・蒸気流噴出口、１００・・・真空蒸着装置（蒸着装置）
【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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