(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着材料を収容する蒸発源と、前記蒸着材料を前記蒸発源から被蒸着体へ飛翔導流させる流路となり、前記蒸着材料が気化される温度に加熱される筒状体と、前記筒状体内を流れる蒸着材料の流量を制御する流量制御手段と、を備えた蒸着装置において、
前記筒状体は、前記蒸発源が配置される底部と、前記蒸発源から気化した蒸着材料を前記被蒸着体へ放出する開口部と、前記底部と開口部とを連接する側壁とを備え、
前記流量制御手段は、
一方の端部が前記側壁の内面に固定され、他方の端部に第１の磁性体が取り付けられた金属フィルムと、
前記筒状体外に配置され、前記側壁を介して前記第１の磁性体と引き合う第２の磁性体とを備え、
前記第２の磁性体を前記側壁の外面に沿って移動させて、前記第１の磁性体が取り付けられた金属フィルムを変形させることにより、前記筒状体内の流路面積を調整して前記蒸着材料の流量を制御するように構成されていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】
前記筒状体は、該筒状体内を底部側空間と開口部側空間との少なくとも２つの空間に仕切る遮蔽板と、前記側壁の内面に形成され、前記遮蔽板によって仕切られた空間を連通させて前記蒸着材料を導流する溝部とを備え、
前記金属フィルムは、その変形により、前記溝部を塞ぐ面積を変化させることによって流路面積を調整するものであることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項３】
前記金属フィルムは、非磁性体から成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蒸着装置。
【請求項４】
前記開口部に配置され、該開口部を開閉自在として気化された蒸着材料を放出又は遮断するシャッタを更に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）素子用の有機膜を蒸着により形成する蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子用の有機膜を蒸着により形成する蒸着装置は、真空チャンバ内に蒸着材料を収容した蒸発源を配置して、真空チャンバ内を減圧させて真空雰囲気とした状態で蒸発源を加熱して蒸着材料を気化させ、気化させた蒸着材料を被蒸着体の表面に堆積させることによって蒸着を行うものである。一般的な蒸発源の加熱方法としては、タングステンやモリブデン等の高融点金属から成る抵抗体に電流を流してこれを発熱させ、この抵抗体を用いて蒸発源を加熱する抵抗加熱法が知られている。
【０００３】
この抵抗加熱法を用いた蒸着装置では、抵抗体への電力量を調整することにより、蒸発源から気化する蒸着材料の量が制御される。また、この種の蒸着装置では、一般に、水晶振動子等から成る膜厚計を用いて時間当たりの蒸着膜厚（蒸着レート）を検出すると共に、この蒸着レートに応じて蒸発源から気化する蒸着材料の量を適宜に制御する、いわゆるフィードバック制御が行われる。
【０００４】
このようなフィードバック制御を行う蒸着装置においては、被蒸着体における蒸着膜厚をレスポンス良く制御できることが望ましい。特に、有機ＥＬ膜の蒸着においては、高精度なホスト層及びゲスト層等の有機ＥＬ膜層を得るため、蒸着膜厚をレスポンス良く制御できることが重要である。しかし、上述した抵抗加熱法では、抵抗体への電力量が調整されてから、実際に蒸発源から気化する蒸着材料の量が変化するまでの間にタイムラグがあり、被蒸着体における蒸着膜厚をレスポンス良く制御することが困難であった。また、レスポンスが悪くなると、蒸着膜の形成に寄与しない無効材料が生じ易く、高価な有機ＥＬ材料の使用効率を低下させることがあった。しかも、この無効材料は、真空チャンバの内壁に付着して堆積して、真空チャンバ内のパーティクルとなって有機ＥＬ素子の製造不良の原因にもなる。
【０００５】
これを解決するものとして、蒸発源から気化した蒸着材料を被蒸着体へ導流する導流路に、気化された蒸着材料の流量を制御する流量制御手段を設けたことにより、被蒸着体における蒸着膜厚をレスポンス良く制御すると共に、無効材料の発生を抑制した蒸着装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この蒸着装置は、先鋭なニードルと、このニードルの先端が嵌まり込む弁座とから成る流量制御手段を備え、先鋭なニードルを回転又は移動等させることにより、気化された蒸着材料の流路を開閉して、被蒸着体の表面に蒸着させる蒸着材料の膜厚を制御する。
【特許文献１】特開２００５−４８２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この蒸着装置に備えられた流量制御手段は、気化された蒸着材料が堆積しないように、蒸着材料が気化される温度、例えば、３００℃程度の高温に加熱される。しかし、先鋭なニードルは、高温に曝されると強度が低下するので、この種の流量制御手段を備えた蒸着装置においては、気化された蒸着材料の流量を正確に制御できないことがあり、故障も生じ易い。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するものであり、熱に強くシンプルな構成で気化された蒸着材料の流量をレスポンス良く正確に制御することができる蒸着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、蒸着材料を収容する蒸発源と、前記蒸着材料を前記蒸発源から被蒸着体へ飛翔導流させる流路となり、前記蒸着材料が気化される温度に加熱される筒状体と、前記筒状体内を流れる蒸着材料の流量を制御する流量制御手段と、を備えた蒸着装置において、前記筒状体は、前記蒸発源が配置される底部と、前記蒸発源から気化した蒸着材料を前記被蒸着体へ放出する開口部と、前記底部と開口部とを連接する側壁とを備え、前記流量制御手段は、一方の端部が前記側壁の内面に固定され、他方の端部に第１の磁性体が取り付けられた金属フィルムと、前記筒状体外に配置され、前記側壁を介して前記第１の磁性体と引き合う第２の磁性体とを備え、前記第２の磁性体を前記側壁の外面に沿って移動させて、前記第１の磁性体が取り付けられた金属フィルムを変形させることにより、前記筒状体内の流路面積を調整して前記蒸着材料の流量を制御するように構成されているものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の蒸着装置において、前記筒状体は、該筒状体内を底部側空間と開口部側空間との少なくとも２つの空間に仕切る遮蔽板と、前記側壁の内面に形成され、前記遮蔽板によって仕切られた空間を連通させて前記蒸着材料を導流する溝部とを備え、前記金属フィルムは、その変形により、前記溝部を塞ぐ面積を変化させることによって流路面積を調整するものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の蒸着装置において、前記金属フィルムが非磁性体から成るものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の蒸着装置において、前記開口部に配置され、該開口部を開閉自在として気化された蒸着材料を放出又は遮断するシャッタを更に備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、流量制御手段が、高温に曝されても高い応力が働き難い金属フィルムを用いたシンプルな構成とされているので、熱に強く、筒状体内を流れる気化された蒸着材料の流量を正確に制御すことができる。また、金属フィルムは軽量で容易に変形するので、筒状体内の流路面積を速やかに変化させることができ、蒸着材料の流量をレスポンス良く制御することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、側壁の内面に形成された溝部が、気化された蒸着材料の流路となるので、金属フィルムが溝部を塞ぐ面積を変化させることにより蒸着材料の流量を制御することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、第１及び第２の磁性体以外の磁性体によって金属フィルムが動かされることはないので、誤って蒸着材料の流量が制御されることを防止できる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、必要に応じ、気化された蒸着材料を完全に筒状体内に閉じ込めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の一実施形態に係る蒸着装置について、図１及び図２を参照して説明する。本実施形態の蒸着装置は、真空チャンバ１内に、蒸着材料２を収容する蒸発源３と、蒸発源３から気化した蒸着材料２を被蒸着体４へ飛翔導流させる流路となる筒状体５と、筒状体５内を流れる蒸着材料２の流量を制御する流量制御手段６と、を備える。真空チャンバ１は蒸着材料２及び被蒸着体４を容易に交換できるよう構成されており、その側壁には真空ポンプ（図示せず）が接続される。流量制御手段６は、筒状体５内に取り付けられた金属フィルム７を変形させて筒状体５内の流路面積を調整することにより、気化された蒸着材料２の流量を制御するものである。
【００１７】
蒸発源３は、蒸着材料２を収納する坩堝３１と、この坩堝３１を加熱して蒸着材料２を気化させるための蒸発源ヒータ３２とを備える。蒸発源ヒータ３２には、例えば、シーズヒータ等が用いられるが、坩堝３１の加熱温度を適宜に制御可能であれば、その種類や形状等は特に限定されない。被蒸着体４は、蒸着作業を行うときに真空チャンバ１内に配置される。
【００１８】
筒状体５は、一方が閉口し、他方が開口し、その断面が矩形状に形成された筒状部材であり、蒸発源３が配置される底部５１と、被蒸着体４に向けて気化された蒸着材料２を放出する開口部５２と、底部５１と開口部５２とを連通させる側壁５３とを備える。底部５１及び側壁５３は、それらの外部に筒状体ヒータ（図示せず）が設けられ、蒸着材料２が気化される温度に加熱される。また、筒状体５は、筒状体５内を底部５１側の空間（第１空間という）５１Ａと、開口部５２側の空間（第２空間という）５２Ａとの、少なくとも２つの空間に仕切る遮蔽板５４と、側壁５３の内面に形成され、遮蔽板５４によって仕切られた第１空間５１Ａと第２空間５２Ａとを連通させて蒸発源３から気化した蒸着材料２を第２空間５２Ａへ導流する溝部５５とを備える。なお、筒状体５は、側部５３のうち、溝部５５が形成される面が平面となるよう構成されていればよく、例えば、底部５１及び開口部５２等の近傍は屈曲していてもよい。底部５１、側壁５３及び遮蔽板５４の構成材としては、例えば、ＳＵＳ３０５、Ａｌ等の熱伝導性が高い非磁性体材料が用いられる。
【００１９】
遮蔽板５４は、溝部５５を除いて、第１空間５１Ａから第２空間５２Ａへ気化された蒸着材料２が漏れないように、側壁５３の内面に溶接等によりシール及び固定される。遮蔽板５４は、蒸発源３から気化した蒸着材料２を効果的に溝部５５へ誘導できるように、底部５１と平行な面に対して所定の傾斜角を有するように配置される。
【００２０】
溝部５５は、底部５１側から開口部５２側へ向けて、少なくとも筒状体５と遮蔽板５４との接合部を貫通するように側壁５３の内面に形成される。好ましくは、溝部５５は、底部５１側から開口部５２側への断面積が異なるように、例えば、図示したように、底部５１に近い部分の幅が広く、底部５１から離れるに従って幅が連続的に狭くなるように形成される。また、溝部５５はその深さが連続的に変化するように、例えば、底部５１に近い部分が深く、底部５１から離れるに従って浅くなるように形成されていてもよい（図示せず）。
【００２１】
金属フィルム７は、例えば、一方の端部７ａが第２空間５２Ａ側の溝部５５の下端を挟む領域５６に固定されると共に、開口部５２方向に向けて凸となるよう湾曲され、他方の端部７ｂが溝部５５と対向する側壁５３の内面と向かい合うように配置される。端部７ａと領域５６との固定方法としては、例えば、溶接、接着、リベット止め等が用いられ、好ましくは、隙間のない強固な接合が可能であり、しかも筒状体５から金属フィルム７への熱伝導性が良くなる溶接加工が用いられる。
【００２２】
金属フィルム７は、その変形により溝部５５を塞ぐ面積を変化させられるように、その幅が第２空間５２Ａ側の溝部５５の最大幅よりも更に広く、かつ少なくとも第２空間５２Ａ側の溝部５５の長さよりも長く形成された柔軟性を有する金属薄板が用いられる。その構成材としては、例えば、ＳＵＳ３０１，Ｃｕ又はＡｌ等の熱伝導性が高い非磁性体材料が用いられる。好ましくは、金属フィルム７は、溝部５５が形成された側壁５３の内面と隙間なく接するように、その弾性により側壁５３の内面を押圧する方向に付勢される。
【００２３】
金属フィルム７の他方の端部７ｂは、側壁５３の内面に固定されることなく移動自在とされ、第１の磁性体８ａが取り付けられる。筒状体５外には、側壁５３を介して第１の磁性体８ａと引き合う第２の磁性体８ｂが配置される。端部７ｂは、第１の磁性体８ａが第２の磁性体８ｂと引き合うことにより、第２の磁性体８ｂが側壁５３の外面に沿って動かされると、側壁５３を挟む第２の磁性体８ｂと同じ位置に移動する。このとき、端部７ａは側壁５３の内面に固定されているので、端部７ｂが移動することにより、金属フィルム７の形状が変化する。
【００２４】
なお、第２の磁性体８ｂは、蒸着作業時、すなわち真空チャンバ１内が真空状態に置かれているとき、真空チャンバ１外からその位置を任意に動かすことができるように、適宜の操作機構（図示せず）が設けられる。好ましくは、側壁５３の外面には溝部５５と平行なレール状部材が適宜に設けられ、第２の磁性体８ｂはこのレール状部材に沿ってスライドするよう構成される。また、本実施形態の蒸着装置は、気化された蒸着材料２を付着させて時間当たりの蒸着膜厚（蒸着レート）を計測する膜厚計測部（図示せず）を備え、好ましくは、第２の磁性体８ｂは、膜厚計測部が計測した蒸着レートに応じて適宜に操作されるよう構成される。
【００２５】
次に、本実施形態の蒸着装置の動作を説明する。被蒸着体４に蒸着材料２を蒸着させるとき、まず、真空ポンプを用いて真空チャンバ１内を真空状態に減圧すると共に、筒状体ヒータを作動させて筒状体５を加熱する。筒状体５の温度は蒸着材料２が気化される温度に設定される。遮蔽板５４は、筒状体５の内面と接するので、筒状体５からの熱が伝達されて筒状体５と同等の温度になる。続いて、蒸発源ヒータ３２を作動させて蒸発源３に収容された蒸着材料２を加熱してこれを気化させる。気化された蒸着材料２は、第１空間５１Ａに放出され、側壁５３の内面及び遮蔽板５４で反射しながら溝部５５へ進む。側壁５３、遮蔽板５４及び溝部５５は、いずれも筒状体ヒータによって蒸着材料２が気化される温度に加熱されているので、これらの表面には蒸着材料２が堆積しない。
【００２６】
被蒸着体４に対する蒸着レートが高く設定されたとき、図１に示したように、第２の磁性体８ｂは底部５１に近い位置に置かれる。第２の磁性体８ｂは、金属フィルム７の端部７ｂに取り付けられた第１の磁性体８ａを引き寄せ、端部７ｂは第１の磁性体８ａと共に側壁５３を挟む第２の磁性体８ｂと同じ位置に停止する。このとき、金属フィルム７は全体として底部５１側に引っ張られるので、側壁５３の内面と金属フィルム７とが接する領域Ｓ１の面積が狭く、第２空間５２Ａ側にある溝部５５の流路面積Ｓ２が広くなる。そのため、溝部５５から第２空間５２Ａ側へ流れる蒸着材料２の流量が多くなり、筒状体５内を飛翔して開口部５２から被蒸着体４の表面に堆積する蒸着材料２の蒸着量も多くなる。遮蔽板５４が、図示したような傾斜角で配置されることにより、端部７ｂを底部５１の近傍に移動させることができ、流路面積Ｓ２を広くすることができる。
【００２７】
これに対して、被蒸着体４に対する蒸着レートが低く設定されたとき、図２に示したように、第２の磁性体８ｂは開口部５２に近い位置に置かれ、端部７ｂは側壁５３を挟む第２の磁性体８ｂと同じ位置に停止する。このとき、金属フィルム７は全体として開口部５２側に引っ張られて変形し、側壁５３の内面と金属フィルム７とが接する領域Ｓ１の面積が広く、第２空間５２Ａ側にある溝部５５の流路面積Ｓ２が狭くなる。そのため、第２空間５２Ａへ流れる蒸着材料２の流量は少なくなり、筒状体５内を飛翔して被蒸着体４の表面に堆積する蒸着材料２の蒸着量も少なくなる。
【００２８】
このように、流量制御手段６は、筒状体５外に配置された第２の磁性体８ｂを移動させることにより、金属フィルム７を変形させて溝部５５の流路面積Ｓ２を変化させ、筒状体５内を流れる蒸着材料２の流量を任意に制御することができる。また、溝部５５の幅Ｗが、図示したように、底部５１に近い部分は広く、底部５１から離れるに従って連続的に狭くなるように形成されることにより、第２の磁性体８ｂが開口部５１の近くに置かれる程、開口面積Ｓ２の幅Ｗが小さくなり、蒸着材料２の流量を高精度で制御することができる。更に、金属フィルム７は、非磁性体材料から構成されているので、第１及び第２の磁性体８ａ，８ｂ以外の磁性体によって動かされることはなく、誤って蒸着材料の流量が制御されることを防止できる。
【００２９】
また、流量制御手段６は、第１及び第２の磁性体８ａ，８ｂを用いて金属フィルム７を移動させるシンプルな構成とされているので、金属フィルム７が高温に曝されても、メカ式等の複雑な制御機構とは異なり、金属フィルム７にはそれ程高い応力は働かない。そのため、流量制御手段６は、熱に強く、筒状体５内を流れる蒸着材料２の流量を正確に制御すことができる。また、金属フィルム７は軽量であり、第２の磁性体８ｂの移動に応じて容易に変形するので、第２空間５２Ａにおける溝部５５の流路面積Ｓ２を速やかに変化させることができる。そのため、本実施形態の蒸着装置は、筒状体５内を流れる蒸着材料２の流量をレスポンス良く制御することができる。
【００３０】
更に、金属フィルム７は、従来の蒸着装置に用いられた先鋭なニードル等に比べて熱伝導性が高いので、筒状体５が熱せられると、筒状体５からの伝熱によって蒸着材料２が気化される温度に容易に加熱される。そのため、別段のヒータ等を設けることなく、シンプルな構成で金属フィルム７への蒸着材料２の付着を抑制することができ、装置の小型化及び低コスト化が可能となる。
【００３１】
ここで、本実施形態の蒸着装置の変形例について、図３を参照して説明する。この変形例は、筒状体５の開口部５２にシャッタ９を設けた点が上記実施形態とは異なる。シャッタ９は、開口部５２の開口径に適合するように形成された板状部材を回転又はスライドさせて開口部５２を開閉し、筒状体５から蒸着材料２を放出又は遮断するものである。好ましくは、シャッタ９は駆動機構を備え、この駆動機構は蒸着作業時に真空チャンバ１内が真空状態であって外部からシャッタ９の開閉を操作できるように構成される。
【００３２】
金属フィルム７は、側壁５３の領域５６に固定された端部７ａを除き、側壁５３の内面と接しているだけであるので、開口面積Ｓ２をゼロとしたときであっても、気化された蒸着材料２の流動を完全に遮断することは困難である。そこで、この変形例のように、シャッタ９を設けることにより、必要に応じて、気化された蒸着材料２を完全に筒状体５内に閉じ込めることができる。この変形例は、被蒸着体４に対する蒸着材料２の堆積を停止させるとき、例えば、被蒸着体４の取り替えるときや、蒸着作業を緊急停止したいとき等に有効である。
【００３３】
なお、本発明は、筒状体５内にその一端が固定された金属フィルム７を、磁性体８ａ，８ｂを用いて変形させて、筒状体５内を流れる蒸着材料２の流量を制御できるものであれば、上述した実施形態の構成に限られない。例えば、側壁５３の内面に固定された端部７ａと、第１の磁性体８ａが取り付けられた端部７ｂとが、側部５３の同一平面であって、底部５１と開口部５２とを結ぶ線分上に配置され、金属フィルム７が、端部７ａ及び端部７ｂが配置された内面と対向する面（対向面という）に向かって凸となるよう屈曲されて配置されてもよい。この構成によれば、端部７ｂが端部７ａに近接するよう動かされると、金属フィルム７は、対向面の方に張り出すように変形し、筒状体５内の流路面積は小さくなる。一方、端部７ｂが端部７ａと乖離するよう動かされると、金属フィルム７は側壁５３の内面に沿う形状になり、筒状体５内の流路面積は大きくなる。こうすれば、溝部５５及び遮蔽板５４を用いることなく、筒状体５内を流れる蒸着材料２の流量を調整することができる。ただし、この例においては、金属フィルム７と側部５３の内面との間に隙間が生じ易く、特に、蒸着レートが低く設定されたときに、蒸着材料２の流量を正確に制御できないことがある。これに対して、上述した実施形態のように、溝部５５及び遮蔽板５４を用いた構成においては、金属フィルム７が、十分な幅と長さを有するように形成されていれば、溝部５５を容易に塞ぐことができ、蒸着材料２の流量を精度良く制御することができる。
【００３４】
また、本発明は、有機ＥＬ素子用の有機膜を蒸着により成膜する蒸着装置に好適に用いられ、この場合、ゲスト蒸着材料及びホスト蒸着材料等を気化させるため、少なくとも２つの蒸発源３が備えられる。また、有機膜以外の蒸着膜の成膜にも適宜に用いられ得る。すなわち、本発明の蒸着装置において、蒸発源３の個数及びこの蒸発源３に収容される材料の種類等は特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る蒸着装置における蒸着レートが高く設定されたときの側断面図とそれに対応する正面断面図。
【図２】同蒸着装置における蒸着レートが低く設定されたときの側断面図とそれに対応する正面断面図。
【図３】同蒸着装置の変形例を示す側断面図。
【符号の説明】
【００３６】
２    蒸着材料
４    被蒸着体
３    蒸発源
５    筒状体
５１    底部
５２    開口部
５３    側壁
５４    遮蔽板
５５    溝部
６    流量制御手段
７    金属フィルム
７ａ    端部
７ｂ    端部
８ａ    第１の磁性体
８ｂ    第２の磁性体
９    シャッタ
【図１】
0005122314.tif 000002
【図２】
0005122314.tif 000003
【図３】
0005122314.tif 000004