(57)【要約】【課題】大面積基板上に良好な薄膜を短時間で且つコスト安に蒸着し得る極めて画期的な蒸着装置を提供するものである。【解決手段】蒸発源５に充填した材料１を加熱して蒸発させ、基板２に付着させることでこの基板２上に薄膜を成膜する蒸着装置であって、基板２と対向状態にして複数並設状態に配設された蒸発源移動ガイド部４に、一若しくは複数の蒸発源５を夫々設け、この蒸発源移動ガイド部４に設けた各蒸発源５をこの蒸発源移動ガイド部４に沿って移動し得るように構成したものである。【選択図】        図３
2004353030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発源に充填した材料を加熱して蒸発させ、基板に付着させることでこの基板上に薄膜を成膜する蒸着装置であって、基板と対向状態にして複数並設状態に配設された蒸発源移動ガイド部に、一若しくは複数の蒸発源を夫々設け、この蒸発源移動ガイド部に設けた各蒸発源をこの蒸発源移動ガイド部に沿って移動し得るように構成したことを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】
前記蒸発源を前記蒸発源移動ガイド部に沿って移動制御する移動制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の蒸着装置。
【請求項３】
一の前記蒸発源移動ガイド部と、この蒸発源移動ガイド部に設けた一若しくは複数の前記蒸発源とで構成した蒸着ユニットを所定方向に増設若しくは減設自在に複数並設したことを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の蒸着装置。
【請求項４】
前記蒸発源を前記蒸発源移動ガイド部に沿って移動させながら蒸着することで、基板の蒸着面の略全面に蒸着し得るように前記蒸発源移動ガイド部並びにこの蒸発源移動ガイド部に移動自在に設ける蒸発源の数及びこれらの並設間隔を設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸着装置。
【請求項５】
直線ガイド部として構成した前記蒸発源移動ガイド部を、基板と略平行状態にして基板の長さ方向若しくは基板の幅方向に並設し、蒸発源をこの蒸発源移動ガイド部に沿って直線移動するように構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸着装置。
【請求項６】
前記蒸発源移動ガイド部を、基板の長辺部若しくは短辺部と略同じ長さに設定したことを特徴とする請求項５記載の蒸着装置。
【請求項７】
前記蒸発源を夫々独立して基板に対して接離自在且つ基板と平行な方向に可動自在となるように設定したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸着装置。
【請求項８】
前記蒸発源に充填する材料として、有機ＥＬ素子を形成するための有機ＥＬ材料を採用したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
真空ポンプ３１により排気・減圧した真空槽３２内で、蒸発源３３に充填した材料を加熱して蒸発させ、基板３５に付着させることでこの基板３５上に薄膜を成膜する蒸着装置としては、図１に図示したような、基板３５と対向状態に設けられる蒸発源取付部３４に設けた一の（温度制御が容易な小型の）蒸発源３３により蒸着を行うものが、構造が簡易で、容易且つコスト安に良好な薄膜を成膜することができることから広く用いられている。
【０００３】
ところが、上記のように、蒸発源３３が一つしかない場合、当然ながら大面積基板３５に蒸着を行う際には時間がかかり、生産性に劣るという欠点がある。
【０００４】
そこで、一般的には蒸着装置を下記のように構成することで、より短時間で大面積基板に蒸着を行えるようにして生産性の向上を図っている。
【０００５】
（１）  基板と対向する位置に複数の蒸発源を略一列となるように設け、基板をこの略一列とした蒸発源を横切るように移動させて蒸着を行う構成。
【０００６】
この（１）は、蒸発源を複数設けた構成であり、当然ながら蒸発源が単一の場合より短時間で大面積基板に蒸着できるものであるが、蒸着時に基板を移動させる構成であるため、この基板の移動スペースを確保する必要があり、装置の大型化が助長され、コスト高になってしまうことは避けられない。
【０００７】
（２）  基板と対向する位置に基板の幅と略同じ長さの細長い開口部を有する大型の蒸発源を一つ設け、基板を前記開口部を横切るように移動させて若しくは蒸発源を基板に沿って移動させて蒸着を行う構成。
【０００８】
この（２）も（１）と同様に、小型の蒸発源を設けた構成より短時間で大面積基板に蒸着できるものであるが、前記細長い開口部を有する蒸発源の製作には手間がかかり、コスト高となってしまうことは避けられないし、通常の蒸発源に比べ大型となるため、温度分布を均一にするのが極めて困難で、蒸着レートの制御が不安定となってしまうことは避けられない。
【０００９】
また、一般に大面積基板に蒸着を行う場合には、蒸発源から放射状に偏って現れる膜厚分布の影響が大きくなり、小面積基板に蒸着する場合より薄膜の均一性が損なわれやすく、小面積基板に蒸着した薄膜と同等の均一性を得るためには蒸着速度を遅くしてより丁寧に手間をかけて蒸着する必要があり、小面積基板に蒸着する場合よりスループットが低下してしまうという問題がある。
【００１０】
本発明は、上述のような現状に鑑み、基板の大面積化に伴う薄膜の均一性の低下に着目し、これを簡易な構成でコスト安に解決することで、大面積基板上に良好な薄膜を短時間で且つコスト安に蒸着し得る極めて画期的な蒸着装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するため手段】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【００１２】
蒸発源５に充填した材料１を加熱して蒸発させ、基板２に付着させることでこの基板２上に薄膜を成膜する蒸着装置であって、基板２と対向状態にして複数並設状態に配設された蒸発源移動ガイド部４に、一若しくは複数の蒸発源５を夫々設け、この蒸発源移動ガイド部４に設けた各蒸発源５をこの蒸発源移動ガイド部４に沿って移動し得るように構成したことを特徴とする蒸着装置に係るものである。
【００１３】
また、前記蒸発源５を前記蒸発源移動ガイド部４に沿って移動制御する移動制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の蒸着装置に係るものである。
【００１４】
また、一の前記蒸発源移動ガイド部４と、この蒸発源移動ガイド部４に設けた一若しくは複数の前記蒸発源５とで構成した蒸着ユニット７を所定方向に増設若しくは減設自在に複数並設したことを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の蒸着装置に係るものである。
【００１５】
また、前記蒸発源５を前記蒸発源移動ガイド部４に沿って移動させながら蒸着することで、基板２の蒸着面の略全面に蒸着し得るように前記蒸発源移動ガイド部４並びにこの蒸発源移動ガイド部４に移動自在に設ける蒸発源５の数及びこれらの並設間隔を設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸着装置に係るものである。
【００１６】
また、直線ガイド部として構成した前記蒸発源移動ガイド部４を、基板２と略平行状態にして基板２の長さ方向若しくは基板２の幅方向に並設し、蒸発源５をこの蒸発源移動ガイド部４に沿って直線移動するように構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸着装置に係るものである。
【００１７】
また、前記蒸発源移動ガイド部４を、基板２の長辺部若しくは短辺部と略同じ長さに設定したことを特徴とする請求項５記載の蒸着装置に係るものである。
【００１８】
また、前記蒸発源５を夫々独立して基板２に対して接離自在且つ基板２と平行な方向に可動自在となるように設定したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸着装置に係るものである。
【００１９】
また、前記蒸発源５に充填する材料１として、有機ＥＬ素子を形成するための有機ＥＬ材料を採用したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の蒸着装置に係るものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
好適と考える本発明の実施の形態（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいてその作用効果を示して簡単に説明する。
【００２１】
蒸発源５に材料１を充填し、この蒸発源５（若しくは材料１）を加熱して材料１を蒸発させ基板２に付着させることで、この基板２上に薄膜を成膜する。
【００２２】
従来、大面積基板２に短時間で良好な均一性を有する薄膜を成膜するには、蒸発源５を大型化若しくは多数化する必要があり、それだけ構成及び制御が複雑となるためにコスト高となるのは避けられなかったが、本発明によれば、簡易な構成にして極めて容易に制御し得る蒸発源５により大面積基板２に良好な薄膜を成膜できる。
【００２３】
即ち、本発明は蒸発源５を、蒸発源移動ガイド部４にこの蒸発源移動ガイド部４に沿って往復移動し得るように設けたという極めて簡易な構成である上、この蒸発源５は蒸発源移動ガイド部４に沿って往復移動するだけであるから、制御も極めて容易であり、コスト安にこれらを基板２のサイズに合わせて複数並設できる。
【００２４】
従って、この基板２のサイズに合わせて複数並設した蒸発源移動ガイド部４（蒸発源５）により、蒸発源５を蒸発源移動ガイド部４に沿って移動させながら蒸着することで、安価で制御の容易な小型の蒸発源５を採用しつつ、前記基板２のサイズに応じて単位時間当たりの蒸着量を増やすことができ、大面積基板２にも小面積基板２に蒸着する場合と同等の蒸着速度で同等の均一性を持つ薄膜を成膜でき、極めてコスト安に基板２の大面積化に伴うスループットの低下を阻止できる。
【００２５】
しかも、蒸発源５が蒸発源移動ガイド部４に沿って移動することで基板２上に薄膜を成膜するから、基板２の移動スペースを確保する必要がなく、装置の小型化を図ることができ、それだけコスト安となる。
【００２６】
また、高価で温度制御の難しい細長い開口部を有する大型の蒸発源を用いる場合と比べ、安価で温度制御が容易な小型の蒸発源５を用いて蒸着を行うことができるから、温度制御が極めて容易で精密な蒸着レート制御をコスト安に行うことができる。
【００２７】
従って、本発明は、大面積基板上に良好な薄膜を短時間で且つコスト安に蒸着し得る極めて画期的な蒸着装置となる。
【００２８】
【実施例】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００２９】
本実施例は、真空ポンプ２２により排気・減圧される真空槽３内において蒸発源５に充填した材料１を加熱して蒸発させ、基板２に付着させることでこの基板２上に薄膜を成膜する蒸着装置であって、基板２と対向状態にして複数並設状態に配設された蒸発源移動ガイド部４に、一の蒸発源５を夫々設け、この蒸発源移動ガイド部４に設けた蒸発源５をこの蒸発源移動ガイド部４に沿って往復移動し得るように構成したものである。
【００３０】
蒸発源移動ガイド部４並びにこの蒸発源移動ガイド部４に移動自在に設ける蒸発源５の数及びこれらの並設間隔は、蒸発源５を前記蒸発源移動ガイド部４に沿って移動させながら蒸着することで、基板２の蒸着面の略全面に蒸着し得るような設定としている。
【００３１】
また、前記蒸発源移動ガイド部４を直線ガイド部として構成し、この蒸発源移動ガイド部４を基板２と略平行状態にして基板２の幅方向に並設し、蒸発源５をこの蒸発源移動ガイド部４に沿って直線移動するように設定している。具体的には、レール状にして大面積基板２の長辺部と略同じ長さの蒸発源移動ガイド部４を並設している。
【００３２】
即ち、本実施例は、図２に図示したように蒸発源移動ガイド部４に設けられる夫々の蒸発源５が、良好な薄膜を成膜し得る範囲内で基板２に蒸着を行えるように、前記蒸発源移動ガイド部４を基板２のサイズに合わせて複数設けた構成である。
【００３３】
尚、この蒸発源移動ガイド部４は、大面積基板２の長さ方向に並設する等、他の方向に並設しても良い。また、長さを長辺部よりやや長く設定する等、どのような長さに設定しても良い。
【００３４】
また、蒸発源移動ガイド部４並びに蒸発源５の数及びその並設間隔も、小面積基板２に蒸着する場合には、蒸発源移動ガイド部４を一だけ設けた構成等、基板２のサイズに合わせて自由に設定して良い。
【００３５】
この蒸発源移動ガイド部４に設けられた蒸発源５は、蒸発源５を前記蒸発源移動ガイド部４に沿って移動制御する移動制御部（図示省略）により移動制御される。この移動制御部は、各蒸発源移動ガイド部４に設けられた蒸発源５を夫々異なる設定、具体的には、制御プログラムに応じて蒸発源５を移動制御し得るように構成している。
【００３６】
本実施例は、一の前記蒸発源移動ガイド部４と、この蒸発源移動ガイド部４に設けた一の前記蒸発源５とで構成した蒸着ユニット７を所定方向（基板２の幅方向）に増設若しくは減設自在に複数並設した構成である。
【００３７】
従って、例えば、長さが異なる蒸着ユニット７を予め多種用意しておくことでコスト安にして基板２のサイズに応じて自由に最適な数だけこの蒸着ユニット７を並設することができる。即ち、大面積基板２に蒸着を行う場合には、この蒸着ユニット７を増設することで対応できるし、小面積基板２に蒸着を行う場合には、この蒸着ユニット７を減設若しくは一部の蒸着ユニット７の蒸発源５のみを移動制御することで容易に対応することができる。本実施例は、この蒸着ユニット７を基板と対向状態に４つ並設した構成である。
【００３８】
各部を具体的に説明すると、蒸発源移動ガイド部４として、上面に、前記蒸発源５が配設されると共にこの蒸発源５をガイドし得る凹条８が形成され、下部に移動部６が設けられたレール体１８を採用し、この移動部６により蒸発源５を蒸発源移動ガイド部４に沿って往復移動し得るように構成している。
【００３９】
移動部６は、凹条８表面に設けられ前記蒸発源５が取り付けられる断面視略コ字状の蒸発源取付部９と、この蒸発源取付部９を前記凹条８に沿って駆動させる駆動部１０とから成り、この駆動部１０により前記蒸発源取付部９を駆動させることで前記蒸発源５を凹条８に沿って往復移動し得るように構成している。
【００４０】
駆動部１０は、基部１１と摺動体１２とから成るガイド体と、この摺動体１２と連結体１３により連結されこの摺動体１２を摺動移動させる送りネジ１４及びこの送りネジ１４を駆動するサーボモータ１５とから成り、この摺動体１２に前記蒸発源取付部９を設置し、摺動体１２を前記凹条８の長さ方向に摺動移動させることで、前記蒸発源５を凹条８に沿って往復移動し得るように構成している。
【００４１】
従って、移動部６としては、単に蒸発源５を蒸発源移動ガイド部４に沿って往復移動させる、即ち、一方向に往復移動させるだけの簡単な構成の（安価な市販の）ものを採用することができ、極めてコスト安となる。
【００４２】
同様に、移動制御部による各移動部６の制御も極めて簡単である、具体的には、前記サーボモータ１５の回転方向及び回転速度を制御するだけで制御することができるから、プログラミングも極めて容易で、複数並設した蒸発源移動ガイド部４に設けた蒸発源５を夫々異なる設定で制御して薄膜の膜厚分布を大幅に向上することを極めて容易且つコスト安に実現できる。
【００４３】
尚、凹条８を蒸発源移動ガイド部４の上面でなく側面に設けても良いし、凹条８を設けずに、前記任意の形状の蒸発源取付部９が蒸発源移動ガイド部４の上面若しくは側面上を移動するように構成しても良い。
【００４４】
また、本実施例においては、前記蒸発源５を夫々独立して基板２に対して接離自在且つ基板２と平行な方向に可動自在となるように設定している。即ち、蒸着（移動制御部による移動制御）を始める際の蒸発源５の初期位置を自在に設定できる構成である。
【００４５】
従って、本実施例は、蒸発源５の初期位置を自在に設定し且つこれらの蒸発源５を夫々異なる速度で制御することで、基板２上に成膜する薄膜の膜厚分布を任意に設定できるものである。
【００４６】
即ち、前記移動制御部により、例えば、図６に図示したように４つ並設した蒸発源移動ガイド部４に夫々設けた蒸発源５を、交互に蒸発源移動ガイド部４の一端側から他端側若しくは他端側から一端側に夫々等速度で移動させることで、隣接する蒸発源移動ガイド部４に設けた蒸発源５からの影響を最小限にして、精密に蒸着速度を制御しながら成膜を行うように設定することが可能となる。更に、図７に図示したような蒸発源５の移動速度を夫々異ならしめる設定や、図５に図示したような全ての蒸発源５を一端側から他端側に移動させる設定等、蒸発源５を自在に移動制御することができ、従来の基板２や細長い開口部を有する大型の蒸発源を移動させる構成に比し、多彩な制御を行うことができることになり、基板２上の膜厚分布を大幅に向上させることができる。
【００４７】
また、本実施例においては、一の蒸発源５を蒸発源移動ガイド部４に設けた構成であるが、複数の蒸発源５を前記蒸発源移動ガイド部４に設けた場合には、特に、以下のような効果を発揮する。
【００４８】
即ち、例えば、有機ＥＬ素子を形成するための有機ＥＬ材料を基板２に蒸着する場合、蒸発源移動ガイド部４に夫々二つの蒸発源５を設け、一方の蒸発源５をホスト蒸発源５としてホスト材料を充填し、他方の蒸発源５をゲスト蒸発源５としてドーパントとなるゲスト材料を充填して同時に蒸着を行う所謂共蒸着法により蒸着を行うが、通常、真空槽３内に蒸発したホスト材料とゲスト材料とが混在してしまい、膜厚モニタ（例えば、水晶振動子式膜厚レートモニタ）により、ホスト材料とゲスト材料の蒸着レートを夫々別々に正確に測定することはできないが、ホスト蒸発源５とゲスト蒸発源５の高さを変えて、具体的にはホスト蒸発源５をゲスト蒸発源５より高い位置に設定することで、ホスト蒸発源５の蒸発口より低い位置でゲスト材料のみの蒸着レートを前記膜厚モニタによりモニタリングすることが可能となる。即ち、組成をより精密に制御して極めて良好な薄膜を基板２上に成膜できることになる。
【００４９】
更に、この蒸発源５の初期位置の設定は自由に行うことができるから、前述のように並設した蒸発源移動ガイド部４に設けた蒸発源５を交互に異なる方向から移動させる場合、前記ホスト蒸発源５とゲスト蒸発源５の位置を対称とすることで、単一の蒸発部を移動制御して成膜する場合に生じる材料の積層順序の変化を阻止して大面積基板２上のどの場所に対しても同じ積層順序で極めて均一な薄膜を成膜できる。
【００５０】
蒸発源５としては、公知の煙突形状のるつぼを採用し、このるつぼの周囲に電熱線１９を配設し、この電熱線１９に電流を流して加熱することで蒸発源５を加熱して材料１を加熱・蒸発させる抵抗加熱方式により蒸着を行うように構成している。具体的には、この電熱線１９は前記蒸発源５に、電熱線１９が設けられるヒータカバー１７を被嵌することで配設されている。尚、図中符号２０は蒸発源５及びヒータカバー１７の先端部の温度低下を阻止するヒータキャップである。
【００５１】
従って、この蒸発源５が設けられる移動部６の蒸発源取付部９にして前記蒸発源５と接触若しくは近接する部位及びレール体１８の先端部は高温となるため、アルミナ等の高融点材料で形成した耐熱部材２１を夫々設けた構成としている。
【００５２】
尚、本実施例は、蒸発源５を電熱線１９で加熱することで材料１を加熱する抵抗加熱方式を用いた構成であるが、高周波誘導加熱方式や電子ビーム加熱方式等、他の加熱方法で材料１を加熱するように構成しても良い。
【００５３】
また、通常、蒸発源５の周囲の温度上昇を抑制するための冷却は、この蒸発源５が取り付けられる位置（本実施例でいう蒸発源取付部９）近傍に設けられる通水ケーブルに冷却水を導入することにより行われるが、本実施例においては、この蒸発源移動ガイド部４に冷却機構を内蔵することで、前記通水ケーブルを省略し得る構成としている。具体的には、前記蒸発源移動ガイド部４に通水孔１６を穿設し、この通水孔１６に冷却水を通水することで蒸発源５が設けられる蒸発源移動ガイド４（即ち、蒸発源５の近傍）を冷却するように構成している。
【００５４】
即ち、通水ケーブルが前記蒸発源５の移動に伴い真空槽３内を引き回されることがなく、真空槽内の配線を簡略化できると共に、通水ケーブルの損傷や劣化による水漏れの心配もなくなる。
【００５５】
尚、本実施例は有機ＥＬ材料に限らず、当然金属電極材料等、他の材料の蒸着にも用いることができる。
【００５６】
本実施例は、上述のように構成したから、蒸発源５に材料１を充填し、この蒸発源５を加熱して材料１を蒸発させ基板２に付着させることで、この基板２上に薄膜を成膜する際、基板２のサイズに合わせて複数並設した蒸発源移動ガイド部４（蒸発源５）により、蒸発源５を蒸発源移動ガイド部４に沿って移動させながら蒸着することで、安価で制御の容易な小型の蒸発源５を採用しつつ、前記基板２のサイズに応じて単位時間当たりの蒸着量を増やすことができ、大面積基板２にも小面積基板２に蒸着する場合と同等の蒸着速度で同等の均一性を持つ薄膜を成膜でき、極めてコスト安に基板２の大面積化に伴うスループットの低下を阻止できる。
【００５７】
しかも、蒸発源５が蒸発源移動ガイド部４により夫々所定の一方向に移動することで基板２上に薄膜を成膜するから、基板２の移動スペースを確保する必要がなく、装置の小型化を図ることができ、それだけコスト安となる。
【００５８】
また、高価で温度制御の難しい細長い開口部を有する大型の蒸発源を用いる場合と比べ、安価で温度制御が容易な小型の蒸発源５を用いて蒸着を行うことができるから、温度制御が極めて容易で精密な蒸着レート制御をコスト安に行うことができ、膜厚分布を大幅に向上できる。
【００５９】
従って、本実施例は、大面積基板上に精密に制御された薄膜を短時間で且つコスト安に蒸着し得る極めて画期的な蒸着装置となる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したから、基板上の膜厚分布を大幅に向上し得る構成をコスト安に実現することで、大面積基板上に良好な薄膜を短時間で且つコスト安に蒸着し得る極めて画期的な蒸着装置となる。
【００６１】
また、請求項２に記載の発明においては、一層精密に膜厚分布を制御して任意に設定することができる一層実用性に秀れた蒸着装置となる。
【００６２】
また、請求項３に記載の発明においては、一層容易に基板サイズに合わせて蒸発源を並設できる一層実用性に秀れた蒸着装置となる。
【００６３】
また、請求項４〜７に記載の発明においては、本発明を一層容易に実現できるより一層実用性に秀れた蒸着装置となる。
【００６４】
また、請求項８に記載の発明においては、本発明を一層容易に有機ＥＬ素子の形成に適用できるより一層実用性に秀れた蒸着装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例の概略説明図である。
【図２】本実施例の概略説明図である。
【図３】本実施例の蒸着ユニットの説明斜視図である。
【図４】本実施例の蒸着ユニットの説明断面図である。
【図５】本実施例の並設した蒸着ユニットの概略説明平面図である。
【図６】本実施例の並設した蒸着ユニットの概略説明平面図である。
【図７】本実施例の並設した蒸着ユニットの概略説明平面図である。
【符号の説明】
１  材料
２  基板
４  蒸発源移動ガイド部
５  蒸発源
７  蒸着ユニット
【図１】
2004353030.tif 000003
【図２】
2004353030.tif 000004
【図３】
2004353030.tif 000005
【図４】
2004353030.tif 000006
【図５】
2004353030.tif 000007
【図６】
2004353030.tif 000008
【図７】
2004353030.tif 000009