(57)【要約】【課題】通電加熱を長時間行っても、信頼性の高い安定した蒸着工程を行うことが可能な蒸着用ボートを提供する。【解決手段】薄膜材料を収容する湯溜り２を表面１ｃ側に設け、さらに、湯溜り２を挟む位置の両端１ａ、１ｂにそれぞれ電極３、４を接続して構成される蒸着用ボート１に対して、湯溜り２と各電極３、４との間に、それぞれボート表面１ｃ及び裏面１ｄ間を貫通する貫通孔１２ａ、１２ｂを穿設する。この際の貫通孔１２ａ、１２ｂは、ボート裏面１ｄに向かって広がるテーパー状の有底孔部分１３ａ、１３ｂと、ボート表面１ｃからテーパー状有底孔１３ａ、１３ｂの底面１４ａ、１４ｂに達する通孔部分１５ａ、１５ｂとをそれぞれ連通して形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜材料を収容する有底孔を表面側に有すると共に該有底孔を挟む位置の両端縁に一対の電極を接続して成る蒸着用ボートにおいて、前記有底孔と各電極との間に、それぞれボート表裏両面を貫通する貫通孔を穿設したことを特徴とする蒸着用ボート。
【請求項２】
前記両貫通孔は、それぞれ、前記ボート裏面に向かって広がるテーパー状の有底孔部分と、前記ボート表面から前記テーパー状有底孔底面に達する通孔部分とを連通して成ることを特徴とする請求項１に記載の蒸着用ボート。
【請求項３】
前記両貫通孔は、それぞれ、前記ボート表面から裏面に向かって広がるテーパー状の通孔を開設して成ることを特徴とする請求項１に記載の蒸着用ボート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸着用ボートに関する。蒸着用ボートは、真空蒸着法に必要な加熱機構付きの蒸発源として代表的なものである。
【背景技術】
【０００２】
真空蒸着装置の基本構成として位置付けられる加熱装置（蒸発源）には、抵抗加熱法や電子衝撃法、高周波誘導加熱法によるものが用いられるが、簡便な抵抗加熱法の普及率が高い。そして、抵抗加熱用蒸発源は、その形状により、スパイラル型、ボート型、ボックス型やるつぼ型などに分類される。このうち、ボート型蒸発源の形状は、薄膜材料を収容する有底孔を表面側に設けた厚板状のものが一般的であり、薄膜材料の形状を選ばず対応可能であるという利点がある。また、蒸発用ボートの蒸発源材料には、高融点金属やそれらの合金あるいはグラファイトやセラミックなどが用いられ、さらに、蒸発源材料表面が熱分解窒化ホウ素（ＰＢＮ）や窒化ホウ素（ＢＮ）により被覆される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この被覆形成は、薄膜材料として多用される金属アルミニウムなどが、金属や合金あるいはグラファイトに対して反応性を備えるため、蒸発源材料との化合物形成や合金形成を防止する必要から行われる。即ち、アルミニウムとの反応性が比較的少ない材料を用いて蒸発源材料を被覆することにより、蒸着用ボートの加熱状態が長時間に亘っても安定的に真空蒸着を行おうとするものである。そして、このように形成された蒸着用ボートは、有底孔部分を挟んだ対称位置の厚板両端縁に一対の電極が接続され、この電極を通じて蒸着用ボート全体が通電加熱され蒸着が行われる。
【０００４】
図１に示すものは、真空蒸着装置（図示せず）中に配置される蒸着用ボートの設置例である。図１を参照して、ＰＢＮコートされたグラファイト製ボート１の表面略中央に有底孔として湯溜り２が形成され、また、ボート両端１ａ、１ｂで水冷銅端子３、４上に載置された一対の通電加熱用電極５、６が接続される。
【０００５】
一方、薄膜材料のアルミニウムは、Ａｌワイヤフィーダ８からワイヤ形状のものとして、グラファイトボート１に供給される。即ち、リール９であらかじめ巻回状態のＡｌワイヤ１０が、送出ローラ１１ａ、１１ｂの回転によりワイヤガイド１２に沿って繰り出され、Ａｌワイヤ１０の先端が湯溜り２に到達する。このとき、ボート１は、電極５、６の通電によるコンポジットヒータとなり、湯溜り２内のアルミニウムに対して加熱が行われる。このため、繰り出されるＡｌワイヤ１０の先端を、湯溜り２において所定蒸気圧での融点以上に加熱することにより、連続的に供給されるＡｌワイヤ１０が溶融状態で湯溜り２中に収容される。そして、この際にボート１上方を蒸発方向とした蒸発が継続的に行われるのである。
【特許文献１】特開昭４８-８２５９１号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ボート材質の蒸発源材料に対して薄膜材料の濡れ性に起因する問題が生じることがある。即ち、図１の湯溜り２に収容される高温溶融状態の薄膜材料の表面張力が大きいと、高い濡れ性を備えて蒸発源材料の上で広がる傾向になる。一般に、濡れ性が高いことは、蒸発源と薄膜材料とがよく馴染んで安定した蒸発状態が得られる点で有利である。しかしながら、薄膜材料の濡れ性が所期以上であると、湯溜り２中で溶融状態で収容されていた薄膜材料が湯溜り２の有底孔斜面を這い上がってボート１の表面に浸出することがある。ボート表面は、湯溜り２と同じ材質で形成され、また、長時間通電加熱されているので、浸出した薄膜材料がこの表面で止着することなく溶融状態のまま四方に広がる。そして、その一部がボート両端１ａ、１ｂにおいて電極５、６に接触することで両電極間で電気的短絡（ショート）が生じ、蒸着のための通電加熱が継続不可能となる。特に、薄膜材料として多用される金属アルミニウムは、その表面張力が比較的大きく、この種の問題が発生しやすいので蒸発源材料の選定には注意が必要である。
【０００７】
また、図１で示されるように、繰り出されるＡｌワイヤ１０は、湯り２の周辺でワイヤガイド１２から抜け出た後に露出状態となるが、湯溜り２の外側（例えば、図１の一端１ｂ参照）は板厚に形成されるため生じる輻射熱が大きく、これがＡｌワイヤ１０の搬送に悪影響を及ぼすことがある。例えば、ワイヤガイド１２からＡｌワイヤ１０が露出した直後に、長時間通電加熱されていたボート１の一端１ｂから赤熱輻射を受けると、Ａｌワイヤ１０が部分的に溶解し、ワイヤ１０の切断に至ることが懸念される。ワイヤ１０が切断されると、薄膜材料たる金属アルミニウム量を正確に制御しながら供給することが困難になる。あるいは、ワイヤ切断面が凝集して溶融した小玉状態になり、これが自重により湯溜り２に落下すると、溶融状態の薄膜材料がまとまった量で蒸発源に追加されることになる。これは、制御すべき蒸着速度に急激な跳躍を発生させるため、蒸着工程制御の重大な障害となる。
【０００８】
また、切断面が小玉状態のワイヤ１０は、ワイヤ状態より遥かに大きな径を有するものであり、リール９による巻取り時にワイヤガイド１２内を通過できず、若しくは、ガイド１２内部で固着して目詰まりを引き起こす原因となる。このように、ワイヤガイド搬送に障害が生じ、その後の蒸着工程の継続が困難となる。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、通電加熱を長時間行っても、信頼性の高い安定した蒸着工程を行うことが可能な蒸着用ボートを提供することを課題とすしている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、薄膜材料を収容する有底孔を表面側に形成し、さらに、この有底孔を挟む位置の両端縁に一対の電極を接続して構成される蒸着用ボートに対して、有底孔と各電極との間に、それぞれボート表裏両面を貫通する貫通孔を穿設したものである。
【００１１】
これにより有底孔から各電極に至る間の両脇部分に設けた貫通孔の開設場所は、有底孔から各電極への途上に位置する。このため、濡れ性の高い薄膜材料が有底孔から這い出した場合も、電極方向に浸出する溶融薄膜材料の大部分は貫通孔から落下し、そのまま電極に到達するおそれが減少する。
【００１２】
また、この貫通孔の開設場所は、ワイヤ形状の薄膜材料を搬送する際の直下位置となることが多い。貫通孔の開設位置においては当然ながら通電加熱が行われることがなく、貫通孔の上方で搬送される薄膜材料ワイヤに対して熱輻射が抑制される。輻射熱は、その熱源が連続体であるほど効果が増大することが知られており、換言すると、貫通孔が単独に存在するものであっても、これによる熱輻射の抑制効果は大きい。搬送される薄膜材料ワイヤは、蒸着用ボートに到達する途中で、貫通孔の直上位置を経由することが多いため、これが受ける輻射熱は抑制されたものとなり、ワイヤ切断の懸念が軽減される。
【００１３】
また、上記した両貫通孔のそれぞれの形状を、ボート裏面に向かって広がるテーパー状の有底孔部分と、ボート表面からこのテーパー状有底孔底面に達する通孔部分とを連通したものとする。これにより、ボートの形状は、その表面で各貫通孔の周縁から遠ざかるほど板厚な状態に形成される。即ち、各貫通孔周縁部分で板薄となり、他の部分と比較して電気抵抗値が増大する。このため、貫通孔周囲の加熱状態は比較的高い温度によるものとなり、上記のように有底孔から這い上がり浸出した薄膜材料の蒸発が促進される。これにより、両電極に到達するおそれのある薄膜材料量が減少し、電極間で電気的短絡に至るおそれが低下する。
【００１４】
あるいは、上記した両貫通孔のそれぞれの形状を、ボート表面から裏面に向かって広がるテーパー状通孔とする。ＰＢＮなどを被覆する場合、屈曲形状部分で被覆面の剥落が生じ易い。このような剥落箇所では、蒸発源材料が露出し、薄膜材料が反応性を備えるものである場合に、両者間での化合物形成や合金形成などの不測の事態を招くおそれがあることは既述の通りである。したがって、貫通孔をテーパー形状のみのより単純な構造とすることにより剥落容易箇所が減少することは、蒸着工程を確実に行い得る利点を有する。しかも、貫通孔をテーパー状に形成しているため、各貫通孔周縁部分で比較的大きな電気抵抗値が得られ、この部分で比較的高い温度が得られる利点も維持している。
【００１５】
また、スペース上の制約下にあって蒸着用ボートに対して多機能を確保する意味で、テーパー形状により更なる利点が得られる。即ち、ボート裏面側で表面側より広がるテーパー形状を採用することにより、ボート表面における加工自由度が確保される。これにより、例えば有底孔の配置場所に関する設計選択の自由度が広がるなどの利点が得られるのである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の蒸着用ボートは、薄膜材料を収容する有底孔とボート両端位置の電極との間に位置する有底孔の両脇部分において、ボート表裏両面間の貫通孔をそれぞれ開設するものである。これにより、溶融状態の薄膜材料が、有底孔から這い上がり、これが電極方向へ浸出する場合も、薄膜材料の電極への到達を阻止することが可能になる。また、貫通孔の直上位置で搬送されながらボートの有底孔に供給されるワイヤ形状の薄膜材料への熱輻射が抑制される。したがって、電極間の電気的短絡（ショート）やワイヤ切断が防止され、安定的に蒸着工程を行うことができる。
【００１７】
また、この貫通孔を、ボート裏面側で表側より広がるテーパー状に形成することにより、ボート表面の貫通孔周囲が他の部分より比較的高温状態となり、電極方向へ浸出する薄膜材料の蒸発を促進し、その量を減少することができる。これにより、上記した電気的短絡が確実に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図２は、本発明の蒸着用ボートの第１態様を示すものの表面側平面図（ａ）、裏面側平面図（ｂ）及び側面断面図（ｃ）である。この蒸着用ボート１は、母材材質としてグラファイトを用い、その露出面全面にＰＢＮを被覆している。
【００１９】
図２（ａ）及び図２（ｃ）を参照して、蒸着用ボート１の表面１ｃ側において、その略中央部分に有底孔形状の湯溜り２が穿設される。この湯溜り２には、例えば、金属アルミニウムなどの薄膜材料が収容される。湯溜り２の底部２ａは平面形状であるが、側壁２ｂはボート表面に向かって広がるテーパー形状に形成される。また、湯溜り２を挟む両端縁１ａ、１ｂには、それぞれ通電加熱用電極３、４が接続されている。さらに、湯溜り２と電極３、４との間にそれぞれボート表面１ｃとボート裏面１ｄとを貫通する貫通孔１２ａ、１２ｂを穿設する。
【００２０】
図２（ａ）及び図２（ｃ）に示すように、貫通孔１２ａ、１２ｂは、それぞれボート裏面１ｄに向かって広がるテーパー状有底孔部１３ａ、１３ｂと、表面１ｃからテーパー状有底孔部１３ａ、１３ｂの底面１４ａ、１４ｂに達する通孔部１５ａ、１５ｂとを連通したものである。したがって、図２（ｃ）に示されるように、貫通孔１２ａ、１２ｂの周囲近傍部分は、その周縁から遠ざかるほど板厚Ｈが増大する傾向となる。即ち、貫通孔１２ａ、１２ｂの周縁において板厚Ｈが他の部分と比べて最小となる。
【００２１】
真空装置内に、この構成の蒸着用ボート１を設置し、電極３、４を通電することにより、湯溜り２に収容した薄膜材料（例えば金属アルミニウム）を所定蒸気圧での融点以上に加熱すると、湯溜り２から薄膜材料の蒸発が開始される。この際、上記したように湯溜り２から溶融状態の薄膜材料が這い上がることがあるが、電極３、４の方向に浸出する薄膜材料の大部分は、貫通孔１２ａ、１２ｂから落下し、電極３、４への到達が阻止される。また、貫通孔１２ａ、１２ｂの周縁において板厚Ｈが小さいため、電気抵抗値が増大する。このため、貫通孔１２ａ、１２ｂ周縁の加熱状態は比較的高い温度によるものとなり、この部分に接近する溶融状態の薄膜材料に対して蒸発が促進され、浸出する薄膜材料の量自体を減少することができるのである。
【００２２】
また、貫通孔１２ａ、１２ｂが開設されることにより、ボート１からの熱輻射が抑制傾向となる。したがって、図１に示すようなワイヤフィーダ８を用いてワイヤ状薄膜材料を湯溜り２に供給する場合、材料ワイヤが受ける輻射熱が低下し、これによるワイヤ切断の懸念が軽減される。
【００２３】
次に、図３は、本発明の蒸着用ボートの第２態様を示すものの表面側平面図（ａ）、裏面側平面図（ｂ）及び側面断面図（ｃ）である。母材材質としてグラファイトを用いたボート１の露出面全面にＰＢＮを被覆し、表面１ｃ側に湯溜り２が穿設され、両端縁において電極３、４が接続される基本構成は、第１態様のものと同様である。異なるのは貫通孔１２ａ、１２ｂの形状である。即ち、この態様では、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、表面１ｃから裏面１ｄに向かって広がるテーパー状通孔のみの単純構造とした。これは、露出面にＰＢＮなどを被覆する場合、屈曲形状部分で被覆面の剥落が生じ易いが、このような形状を採用することにより剥落容易箇所が減少するという利点を得るためである。なお、図３（ｃ）に示すように、貫通孔１２ａ、１２ｂの周縁において板厚Ｈが小さくなり、即ち、電気抵抗値が増大し、比較的高い加熱状態が得られる点も第１態様のものと同様に保持している。
【００２４】
なお、図２及び図３において、ボート裏面１ｄ側で表面１ｃ側より広がるテーパー形状を採用することにより、ボート表面１ｃにおける加工自由度が確保される点も、第１及び第２の両態様における利点である。
【実施例１】
【００２５】
図４は、フッ化リチウムとアルミニウムとを組成成分とする有機ＥＬ素子の陰極層薄膜の成膜を行うための真空蒸着装置の概略図である。陰極層材料には、安価でかつ電極材料として一般に使用されるアルミニウムが用いられるが、仕事関数がマグネシウムやリチウムに比べて大きいため、有機層とアルミニウム電極層との界面に電子注入層としてフッ化リチウムを介在させる。即ち、陰極は、フッ化リチウム電子注入層とアルミニウム電極との二重構造になっている。本真空蒸着装置は、このために、フッ化リチウムと金属アルミニウムとを積層蒸着させて陰極層の形成を行うためのものである。
【００２６】
図４を参照して、真空チャンバ２０内に、金属るつぼ２１に抵抗加熱用コイル２２を巻回して構成したフッ化リチウム蒸発源２３と、Ａｌワイヤフィーダ８（図１参照）からのＡｌワイヤ１０の連続供給を受ける湯溜り２を備えたアルミニウム蒸着用ボート（図示せず）とを並置した。なお、実際の電極３、４は、図外の蒸着用ボート両端に接続されるものであるが、本図においては、湯溜り２と同様に模式的に示した。蒸発源２３と湯溜り２とは、ともに基板ホルダ２４上に保持された基板２５に対向配置され、フッ化リチウムとアルミニウムとの積層蒸着により、基板２５上にフッ化リチウム及びアルミニウム陰極二層構造層膜２６を形成する。なお、図４中、２７、２８はいずれも水晶発振式膜厚センサを示し、それぞれフッ化リチウム蒸発源２３からのフッ化リチウム膜形成、及び、アルミニウム蒸着用ボート湯溜り２からのアルミニウム膜形成の成膜速度を監視し、さらに制御するために用いられる。
【００２７】
図４に示す湯溜り２を備える蒸着用ボートとして、本発明の第１態様（図２参照）と同一構造のものを搭載して真空蒸着装置を構成した。そして、図外の真空排気システムを作動させ、真空チャンバ２０内を所定圧力に保持した状態で、コイル状ヒータ２２の通電加熱により、膜厚０．７ｎｍのフッ化リチウム電子注入層を成膜し、その後、電極３、４の通電加熱により、膜厚１５０ｎｍのアルミニウム電極層を成膜した（順次二層蒸着）。各層蒸着工程中の各薄膜材料の成膜速度は、水晶発振式膜厚モニタ２７、２８により監視され、形成される陰極層膜２６の各膜厚が設定通りに得られるようにした。
【００２８】
上記構成の真空蒸着装置を用いて、有機ＥＬ素子用陰極層膜の形成を行ったところ、長時間の通電加熱条件下にもかかわらず、所期通りの安定的なアルミニウム蒸着が行われることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、有機ＥＬ素子用途に限らず真空蒸着装置用のボート形状として活用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来の蒸着用ボートを用いて構成したワイヤフィード蒸発源
【図２】（ａ）本発明の蒸着用ボートの第１態様における表面側平面図                    （ｂ）同第１態様における裏面側平面図                                        （ｃ）同第１態様における側面断面図
【図３】（ａ）本発明の蒸着用ボートの第２態様における表面側平面図                    （ｂ）同第２態様における裏面側平面図                                        （ｃ）同第２態様における側面断面図
【図４】フッ化リチウム及びアルミニウム陰極層膜の積層蒸着を行う真空蒸着装置の概略図
【符号の説明】
【００３１】
１                蒸着用ボート
１ａ  １ｂ        ボート端部
１ｃ              表面
１ｄ              裏面
２                湯溜り（有底孔）
３  ４            電極
１０              Ａｌワイヤ（薄膜材料）
１２ａ  １２ｂ    貫通孔
１３ａ  １３ｂ    テーパー状有底孔部
１４ａ  １４ｂ    底面
１５ａ  １５ｂ    通孔部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005194539.tif 000006