(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸着原料を無駄無く使うことができると共に、蒸発量の制御を容易に行うことができる蒸着装置及び蒸着方法を提供すること。【解決手段】本発明の蒸着装置１は、減圧可能に構成されたチャンバー２と、チャンバー２内に被蒸着体Ｋを保持するホルダ３と、蒸着原料Ｍを加熱蒸発させる加熱手段４１と、蒸着原料Ｍを加熱手段４１に供給する原料供給手段７とを備え、蒸着原料Ｍを減圧下で加熱蒸発させ、蒸着原料Ｍによる蒸着膜を被蒸着体Ｋの被蒸着面Ｋ１に形成する蒸着装置１において、原料供給手段７は、蒸着原料Ｍを１マイクロリットル以下の体積で加熱手段４１に供給するように構成されたことを特徴とする。【選択図】      図１
2008024954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧可能に構成されたチャンバー（２）と、チャンバー（２）内に被蒸着体（Ｋ）を保持するホルダ（３）と、蒸着原料（Ｍ）を加熱蒸発させる加熱手段（４１）と、蒸着原料（Ｍ）を加熱手段（４１）に供給する原料供給手段（７）とを備え、蒸着原料（Ｍ）を減圧下で加熱蒸発させ、蒸着原料（Ｍ）による蒸着膜を被蒸着体（Ｋ）の被蒸着面（Ｋ１）に形成する蒸着装置（１）において、
原料供給手段（７）は、蒸着原料（Ｍ）を１マイクロリットル以下の体積で加熱手段（４１）に供給するように構成されたことを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】
チャンバー（２）内への被蒸着体（Ｋ）の搬入出を行う被蒸着体搬入出手段（８５）と、原料供給手段（７）からの蒸着原料（Ｍ）の供給の停止動作と被蒸着体搬入出手段（８５）による被蒸着体（Ｋ）の搬入出動作とを連動させる連動手段（１１）とを備える請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項３】
加熱手段（４１）は、前記蒸着原料（Ｍ）が有する蒸発潜熱の１０００倍以上の熱容量を有するように構成された請求項１または請求項２に記載の蒸着装置。
【請求項４】
原料供給手段（７）は、前記蒸着原料（Ｍ）を封入可能なマイクロカプセル（Ｃ）に当該蒸着原料（Ｍ）を封入した状態でこのマイクロカプセル（Ｃ）を加熱手段（４１）に供給するように構成された請求項１から請求項３のいずれかに記載の蒸着装置。
【請求項５】
原料供給手段（７）と加熱手段（４１）との少なくとも一方を水平方向に駆動可能とする駆動手段（５）を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の蒸着装置。
【請求項６】
ホルダ（３）と加熱手段（４１）との間の空間を遮蔽開放自在とされたシャッター（８）と、加熱手段（４１）から蒸発した蒸着原料（Ｍ）の全てが被蒸着体（Ｋ）の被蒸着面（Ｋ１）に到達する前にシャッター（８）を遮蔽状態とする制御手段（１１）とを備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の蒸着装置。
【請求項７】
減圧可能に構成されたチャンバー（２）と、チャンバー（２）内に被蒸着体（Ｋ）を保持するホルダ（３）と、蒸着原料（Ｍ）を加熱蒸発させる加熱手段（４１）と、蒸着原料（Ｍ）を加熱手段（４１）に供給する原料供給手段（７）とを備える蒸着装置（１）を用い、蒸着原料（Ｍ）を減圧下で加熱蒸発させ、蒸着原料（Ｍ）による蒸着膜を被蒸着体（Ｋ）の被蒸着面（Ｋ１）に形成する蒸着方法において、
原料供給手段（７）から、蒸着原料（Ｍ）を１マイクロリットル以下の体積で加熱手段（４１）に供給することを特徴とする蒸着方法。
【請求項８】
チャンバー（２）内への被蒸着体（Ｋ）の搬入出を行う被蒸着体搬入出手段（８５）を用い、原料供給手段（７）からの蒸着原料（Ｍ）の供給の停止動作と被蒸着体搬入出手段（８５）による被蒸着体（Ｋ）の搬入出動作とを連動させる請求項７に記載の蒸着方法。
【請求項９】
加熱手段（４１）として、前記蒸着原料（Ｍ）が有する蒸発潜熱の１０００倍以上の熱容量を有するものを用いる請求項７または請求項８に記載の蒸着方法。
【請求項１０】
原料供給手段（７）から、前記蒸着原料（Ｍ）を封入可能なマイクロカプセル（Ｃ）に当該蒸着原料（Ｍ）を封入した状態でこのマイクロカプセル（Ｃ）を加熱手段（４１）に供給する請求項７から請求項９のいずれかに記載の蒸着方法。
【請求項１１】
原料供給手段（７）と加熱手段（４１）との少なくとも一方を水平方向に駆動する請求項７から請求項１０のいずれかに記載の蒸着方法。
【請求項１２】
加熱手段（４１）から蒸発した蒸着原料（Ｍ）の全てが被蒸着体（Ｋ）の被蒸着面（Ｋ１）に到達する前に、ホルダ（３）と加熱手段（４１）との間の空間をシャッター（８）により遮蔽状態とする請求項７から請求項１１のいずれかに記載の蒸着方法。
【請求項１３】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の蒸着装置を用いて蒸着した蒸着体。
【請求項１４】
請求項７から請求項１２のいずれかに記載の蒸着方法を用いて蒸着した蒸着体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸着装置及び蒸着方法に関する。より詳しくは、チャンバー内に供給された蒸着原料を減圧下で加熱蒸発させ、蒸着原料による蒸着膜を被蒸着体の被蒸着面に形成する装置及び方法に関し、特にバリア膜の形成に好適である。
【背景技術】
【０００２】
図４は従来の蒸着装置の一例を示す正面一部断面図である。図４に示すように、従来の蒸着装置３０は、密封開放自在とされたチャンバー３１と、チャンバー３１に配管接続された真空ポンプ３２と、被蒸着体Ｋを保持するホルダ３３と、蒸着原料Ｍを貯留可能な収容部３５を有し且つヒーター３６を内蔵した坩堝３７（例えば特許文献１参照）と、坩堝３７に蒸着原料Ｍを導入するための原料供給ポンプ３８とを備える。
【０００３】
このような構成の蒸着装置３０において、被蒸着体Ｋに蒸着膜を形成する場合、次のようにして行う。まずチャンバー３１を開放状態として、ホルダ３３に被蒸着体Ｋを保持する。次いでチャンバー３１を密封状態として、原料供給ポンプ３８を作動させて坩堝３７に蒸着原料Ｍを導入する。坩堝３７に所定量の蒸着原料Ｍが導入された時点で、真空ポンプ３２を作動させチャンバー３１内を真空排気する。チャンバー３１内が所定の真空圧に達したら、ヒーター３６を作動させる。収容部３５内の蒸着原料Ｍは加熱蒸発し、蒸着原料Ｍが被蒸着体Ｋの被蒸着面に付着して蒸着膜が形成される。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３１７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来の蒸着装置３０では、次のような問題があった。
（１）坩堝３７の内壁の一部に未蒸発の蒸着原料Ｍが残りやすい。このため、蒸着処理が終わった時点で坩堝３７を毎回洗浄する必要があり、保守作業が面倒であると共に、無駄になる蒸着原料Ｍが多く、蒸着原料Ｍが高価な場合には適さない。
（２）坩堝３７内の蒸着原料Ｍに加わる熱エネルギーは、例えば壁面付近と中央部とで異なるように一様でなく、蒸発した蒸着原料Ｍの一部に分子構造のばらつきが生じる。このため、形成される蒸着膜が、均一性に劣るものになったり、分子構造が異なるものになったりする。
（３）坩堝３７内に溜まった蒸着原料Ｍを一気に蒸発させているため、蒸着膜の形成速度の制御が難しい。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、蒸着原料を無駄無く使うことができると共に、蒸発量の制御を容易に行うことができる蒸着装置及び蒸着方法を提供することを目標とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の蒸着装置１は、減圧可能に構成されたチャンバー２と、チャンバー２内に被蒸着体Ｋを保持するホルダ３と、蒸着原料Ｍを加熱蒸発させる加熱手段４１と、蒸着原料Ｍを加熱手段４１に供給する原料供給手段７とを備え、蒸着原料Ｍを減圧下で加熱蒸発させ、蒸着原料Ｍによる蒸着膜を被蒸着体Ｋの被蒸着面Ｋ１に形成する蒸着装置１において、原料供給手段７は、蒸着原料Ｍを１マイクロリットル以下の体積で加熱手段４１に供給するように構成されたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の蒸着方法は、減圧可能に構成されたチャンバー２と、チャンバー２内に被蒸着体Ｋを保持するホルダ３と、蒸着原料Ｍを加熱蒸発させる加熱手段４１と、蒸着原料Ｍを加熱手段４１に供給する原料供給手段７とを備える蒸着装置１を用い、蒸着原料Ｍを減圧下で加熱蒸発させ、蒸着原料Ｍによる蒸着膜を被蒸着体Ｋの被蒸着面Ｋ１に形成する蒸着方法において、原料供給手段７から、蒸着原料Ｍを１マイクロリットル以下の体積で加熱手段４１に供給することを特徴とする。なお、本発明で言う「蒸発」には、固体が液状になることなく直接に気体になる、いわゆる昇華も含めている。
【０００９】
本発明によると、原料供給手段７は、蒸着原料Ｍを１マイクロリットル以下の微少体積で加熱手段４１に供給するため、単位量あたりの蒸着原料Ｍと加熱手段４１との接触面積を大きく確保することができる。その結果、加熱手段４１は、蒸着原料Ｍを瞬時に加熱し無駄なく蒸発させることができる。また、前記蒸着原料Ｍに付与される熱エネルギーは一様であり、蒸発した蒸着原料Ｍの分子構造にばらつきが生じない。その結果、形成される蒸着膜は、均一性に優れるものとなり分子構造も一定となる。
【００１０】
好ましくは、チャンバー２内への被蒸着体Ｋの搬入出を行う被蒸着体搬入出手段８５と、原料供給手段７からの蒸着原料Ｍの供給の停止動作と被蒸着体搬入出手段８５による被蒸着体Ｋの搬入出動作とを連動させる連動手段１１とを備える。被蒸着体搬入出手段８５が被蒸着体Ｋの搬入出動作をしているときに、連動手段１１により、原料供給手段７からの蒸着原料Ｍの供給動作を停止させることで、無駄になる蒸着原料Ｍを減らすことができる。
【００１１】
好ましくは、加熱手段４１は、前記蒸着原料Ｍが有する蒸発潜熱の１０００倍以上の熱容量を有するように構成する。この構成とすることで、前記蒸着原料Ｍが加熱手段４１に供給されたときに、加熱手段４１の温度が低下することが防止される。
【００１２】
また、原料供給手段７は、前記蒸着原料Ｍを封入可能なマイクロカプセルＣに当該蒸着原料Ｍを封入した状態でこのマイクロカプセルＣを加熱手段４１に供給するように構成してもよい。蒸着原料ＭをマイクロカプセルＣに封入した状態で供給するようにした場合は、加熱手段４１に到達する前に蒸着原料Ｍが低圧中で蒸発することが防止できる。
【００１３】
好ましくは、原料供給手段７と加熱手段４１との少なくとも一方を水平方向に駆動可能とする駆動手段５を備える構成とする。原料供給手段７と加熱手段４１との少なくとも一方を水平方向に駆動することで、前記蒸着原料Ｍは、加熱手段４１上のそれぞれ異なる場所に供給される。従って、同一箇所に繰り返し供給されることにより発生するしみや、加熱効率の低下がなく、大面積の蒸着膜の形成にも好適である。各ポジションにおける供給量を調整することによって、形成膜の均一性も容易に制御できる。
【００１４】
好ましくは、ホルダ３と加熱手段４１との間の空間を遮蔽開放自在とされたシャッター８と、加熱手段４１から蒸発した蒸着原料Ｍの全てが被蒸着体Ｋの被蒸着面Ｋ１に到達する前にシャッター８を遮蔽状態とする制御手段１１とを備える構成とする。加熱手段４１から蒸発した蒸着原料Ｍの全てが被蒸着体Ｋの被蒸着面Ｋ１に到達する前に、シャッター８によりホルダ３と加熱手段４１との間の空間を遮蔽することで、供給した蒸着原料Ｍよりも少ない量の蒸着原料Ｍによる蒸着が可能となる。なお、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段の欄で記載した各手段の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の蒸着装置及び蒸着方法によると、蒸着原料を無駄無く使うことができると共に、蒸発量の制御を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る蒸着装置の正面一部断面図、図２は図１のＩ−Ｉ線矢視図である。
【００１７】
図１，２に示すように、蒸着装置１は、チャンバー２、ホルダ３、加熱テーブル４、テーブル駆動装置５、真空ポンプ６、ジェットディスペンサ７、シャッター８、原料タンク９、加圧ポンプ１０、搬入出ロボット８５及び制御装置１１を備える。
【００１８】
チャンバー２は、蓋体２１とチャンバー本体２２とからなり、蓋体２１の開閉によりチャンバー２内を密封開放自在とされる。ホルダ３は、チャンバー２内の上方部に設けられ、被蒸着体Ｋをその被蒸着面Ｋ１を下向きにした状態で保持可能に構成される。加熱テーブル４は、水平面に略平行な加熱面４１を備え、内部には加熱面４１を加熱可能なヒーター４２を備える。加熱面４１は、ジェットディスペンサ７から滴下される一滴の蒸着原料Ｍが有する蒸発潜熱の１０００倍以上の熱容量を有するように構成される。テーブル駆動装置５は、加熱テーブル４をＸ方向に駆動するためのＸ方向スライダ５１と、Ｙ方向に駆動するためのＹ方向スライダ５２とを備える。真空ポンプ６は、配管６１により流量調整バルブ６２を介してチャンバー２に接続され、チャンバー２内の圧力を真空圧に減圧可能である。
【００１９】
ジェットディスペンサ７は、インクジェット印刷分野で通常用いられる装置に類似する溶液付着装置が使用される。このような溶液付着装置には、例えばパルス圧力型や気泡ジェット型がある。パルス圧力型のインクジェットディスペンサでは、圧電装置により加えられる圧力の変化によってノズルから印刷インクを噴射させる。気泡ジェット型のインクジェットディスペンサでは、ノズル内に埋設される抵抗装置により発生した熱で気泡を生じさせ、気泡の膨脹による力を用いて印刷インクを噴射させる。本実施形態では、印刷インクに代えて蒸着原料Ｍを１マイクロリットル以下の体積で加熱面４１に供給するように構成される。
【００２０】
シャッター８は、例えばゲートバルブで構成され、シャッター駆動装置８１により遮蔽位置と開放位置とに選択的に配置可能に構成される。遮蔽位置とは、シャッター８がチャンバー２内を、ホルダ３が配設されている空間と、加熱テーブル４が配設されている空間とに隔絶する位置である（図１の一点鎖線部参照）。開放位置とは、シャッター８が遮蔽位置から退避して、上記隔絶がなくなる位置である（図１の実線部参照）。
【００２１】
原料タンク９は、蒸着原料Ｍを収容可能な容器体であり、配管９１により加圧ポンプ１０に接続される。搬入出ロボット８５は、ロボットハンド８６を備え、チャンバー２内への被蒸着体Ｋの搬入及び搬出を行う。制御装置１１は、入出力装置並びにメモリチップやマイクロプロセッサーなどを主体とした適当なハードウエア及びこれに組み込んだコンピュータプログラムにより実現され、目的とする蒸着膜の種類及び厚さなどに応じた適正な制御量で上記各構成部位を制御可能とする。それと共に、ジェットディスペンサ７からの蒸着原料Ｍの供給の停止動作と搬入出ロボット８５による被蒸着体Ｋの搬入出動作とを次のように連動させる機能を備える。すなわち、搬入出ロボット８５が被蒸着体Ｋの搬入出動作をしているときに、ジェットディスペンサ７からの蒸着原料Ｍの供給動作を停止させる。なお、蒸着膜の形成動作中は、ジェットディスペンサ７は蒸着原料Ｍの供給動作を行う。
【００２２】
次に、蒸着装置１による蒸着膜の形成動作について説明する。初期状態として、真空ポンプ６は作動中、流量調整バルブ６２は閉、チャンバー２内の圧力は大気圧、シャッター８は退避位置、加熱テーブル４は停止、ヒーター４２はオフ、加圧ポンプ１０はオフとする。また、原料タンク９には、液体からなる蒸着原料Ｍが充分に収容されているものとする。
【００２３】
作業者は、形成目的とする蒸着膜及びその厚み等の各種条件を制御装置１１に入力後、蒸着動作開始の指示を入力する。これにより蓋体２１が開き、搬入出ロボット８５は、被蒸着体Ｋをその被蒸着面Ｋ１を下向きにした状態でホルダ３に保持する。被蒸着体Ｋを保持した後、蓋体２１を閉じる。制御装置１１からの信号により、まず流量調整バルブ６２が開き、チャンバー２内が真空排気される。また、ヒーター４２がオンとなり、加熱テーブル４の加熱面４１が、形成目的とする蒸着膜に応じた温度まで加熱される。このとき、テーブル駆動装置５は、加熱テーブル４をＹ方向に等速度で駆動開始する。
【００２４】
それと同時に流量調整バルブ７３が開くと共に、加圧ポンプ１０がオンとなる。次いで制御装置１１は、ジェットディスペンサ７を次のように制御する。すなわち、蒸着する膜の厚さ及び面積に応じた量の蒸着原料Ｍを一滴ずつ一定の時間間隔で加熱面４１に滴下させる。蒸着原料Ｍ一滴あたりの体積は、１マイクロリットル以下とされる。滴下された蒸着原料Ｍは、加熱面４１で加熱蒸発され上昇し、被蒸着体Ｋの蒸着面に付着する。
【００２５】
このようにジェットディスペンサ７は、蒸着原料Ｍを１マイクロリットル以下という微少量ずつ滴下させて加熱面４１に供給するため、単位量あたりの蒸着原料Ｍと加熱面４１との接触面積を大きく確保することができる。その結果、加熱面４１は、蒸着原料Ｍを瞬時に加熱し無駄なく蒸発させることができる。また、一滴あたりの蒸着原料Ｍに付与される熱エネルギーは一様であり、蒸発した蒸着原料Ｍの分子構造にばらつきが生じない。その結果、形成される蒸着膜は、均一性に優れるものとなり分子構造も一定となる。
【００２６】
なお、蒸着膜の厚さや形成速度は、一滴あたりの滴下量または滴下時間間隔（所定時間あたりの滴下数）を調整することで容易に制御できる。また、このとき加熱テーブル４はＹ方向に一定速度で移動しているので、各蒸着原料Ｍは、加熱面４１上のそれぞれ異なる場所に滴下する。従って、同一箇所に繰り返し滴下されることにより発生するしみや、加熱効率の低下がなく、大面積の蒸着膜の形成にも好適である。また、ジェットディスペンサ７のほぼ真上にホルダ３があるため、加熱蒸発された蒸着原料Ｍは直接に被蒸着体Ｋの被蒸着面Ｋ１に到達することができ、蒸着効率が良い。
【００２７】
一つの被蒸着体Ｋへの蒸着動作が終わると、蓋体２１が開き、搬入出ロボット８５は被蒸着体Ｋの搬入出（入れ替え）動作を行う。このときジェットディスペンサ７からの蒸着原料Ｍの供給動作が停止するので、無駄になる蒸着原料Ｍを減らすことができる。
【００２８】
なお、ジェットディスペンサ７から液体の蒸着原料Ｍを滴下させるときに、蒸着原料Ｍが瞬時に真空中で拡散するのを防止するため、ジェットディスペンサ７の先端と加熱面４１との距離はできるだけ近接させておくことが好ましい。また、ジェットディスペンサ７の先端近傍に有孔隔膜等の遮蔽手段を設け且つこの遮蔽手段の内側の圧力が外側の圧力よりも大きくなるように加圧する加圧手段を設けてもよい。
【００２９】
また、滴下させるべき蒸着原料Ｍの量が、一滴あたりの体積だけでは制御できない位に少ない場合は、次のように蒸着量を制御することができる。すなわち、加熱面４１から蒸発した蒸着原料Ｍの全てが被蒸着体Ｋの被蒸着面Ｋ１に到達する前に、シャッター８によりホルダ３と加熱面４１との間の空間を遮蔽する。これにより、滴下した一定少量の蒸着原料Ｍよりも少ない量の蒸着原料Ｍによる蒸着が可能となる。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上に開示した実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこの実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
【００３１】
例えば、上述の実施形態では、液体の蒸着原料Ｍを一滴ずつ加熱面４１に供給したが、図３に示すように、蒸着原料ＭをマイクロカプセルＣに封入した状態で原料タンク９に収容しておき、マイクロカプセル体（すなわち固体）としてジェットディスペンサ７から落下させるようにすることも可能である。この場合、マイクロカプセルＣ自身は加熱面４１上で熱破壊され蒸着原料Ｍとともに蒸発するので、蒸着膜に影響を与えない物質で構成することが好ましい。蒸着原料ＭをマイクロカプセルＣに封入した状態で落下させるようにした場合は、加熱面４１に到達する前に蒸着原料Ｍが真空中で蒸発することが防止できる。
【００３２】
また、上述の実施形態では、加熱テーブル４の駆動はＹ方向のみとしたが、蒸着原料Ｍの滴下数が多い場合は、加熱テーブル４がＹ方向の移動終端に到達した後、Ｘ方向に所定距離移動させ、その位置からＹ方向に反転させる動作を繰り返すことで、平面視してジグザグとなるように加熱テーブル４を駆動してもよい。また、加熱テーブル４を駆動するのではなく、ジェットディスペンサ７を駆動する形態、または加熱テーブル４とジェットディスペンサ７との両方を駆動する形態でもよい。
【００３３】
また、上述の実施形態では、ジェットディスペンサ７は１本のノズルとしたが、複数本設けてもよい。加熱テーブル４を可動とする代わりに、ノズルの数を増やすことでも加熱テーブル４を可動としたときと同様な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る蒸着装置の正面一部断面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線矢視図である。
【図３】蒸着原料をマイクロカプセルに封入した状態を示す図である。
【図４】従来の蒸着装置の一例を示す正面一部断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  蒸着装置
２  チャンバー
３  ホルダ
５  駆動装置（駆動手段）
７  ジェットディスペンサ（原料供給手段）
８  シャッター
１１  制御装置（制御手段、連動手段）
４１  加熱面（加熱手段）
８５  搬入出ロボット（被蒸着体搬入出手段）
Ｃ  マイクロカプセル
Ｋ  被蒸着体
Ｋ１  被蒸着面
Ｍ  蒸着原料
【図１】
2008024954.tif 000003
【図２】
2008024954.tif 000004
【図３】
2008024954.tif 000005
【図４】
2008024954.tif 000006