(57)【要約】【課題】蒸発の起動停止および蒸発量を容易に調整できる。【解決手段】蒸発容器２１内で材料収納部２０Ａに収容された材料を加熱溶融する第１加熱装置２２と、下部を溶融材料Ａに浸漬させて外周部材２３ａに同伴させ上方に搬送する円筒状の搬送ドラム２３と、搬送ドラム２３に同伴させて蒸発部２０Ｂに搬送された溶融材料Ａを加熱して蒸発させる第２加熱装置２４と、第２加熱装置２４の加熱温度を制御する蒸発制御装置とを具備した。【選択図】図２
2007224394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空蒸着室内で被蒸着材に蒸着させるための材料を蒸発させるに際して、
材料を材料収容部から前記蒸発部に少量ずつ連続搬送するとともに、前記材料収容部と前記蒸発部とでそれぞれ加熱する２段階加熱とし、
前記材料収容部で材料を蒸発温度未満で蒸発温度近傍に加熱し、
前記蒸発部で材料を蒸発温度以上で分解温度未満の所定範囲に加熱して蒸発量を制御する
蒸着材料の蒸発方法。
【請求項２】
蒸発部で、材料に供給する供給熱量を、材料収容部から前記蒸発部に搬送された材料の全量を蒸発させるように制御するとともに、
搬送される材料の搬送量を増減させることにより、蒸発量を制御する
請求項１記載の蒸着材料の蒸発方法。
【請求項３】
蒸発部で、材料に供給する供給熱量を、搬送された材料の全量を蒸発させる熱量より少ない範囲で増減させることにより、蒸発量を制御する
請求項１記載の蒸着材料の蒸発方法。
【請求項４】
材料収容部に収容された材料を蒸発温度より低い所定範囲の温度に加熱する第１加熱装置を設け、
材料を無端状の移動体に同伴させて前記材料収容部から蒸発部に少量ずつ連続して搬送する材料移送装置を設け、
前記蒸発部に、前記移動体により搬送された前記材料を加熱して蒸発させる第２加熱装置を設け、
前記第２加熱装置の加熱温度を材料の蒸発温度以上で分解温度未満の所定範囲に制御して、材料の蒸発量を制御する制御装置を設けた
蒸発装置。
【請求項５】
制御装置は、材料移送装置の無端状の移動体の移動速度を制御して、材料収容部から蒸発部に搬送する材料の搬送量を制御可能に構成された
請求項４記載の蒸発装置。
【請求項６】
材料移送装置は、回転駆動装置により水平軸心周りに回転される回転体の外周部材を無端状の移動体とし、
前記外周部材の表面に材料を保持可能な凹凸面が形成された
請求項４または５記載の蒸発装置。
【請求項７】
材料移送装置は、材料収容部に水平軸心周りに回転自在に支持された回転体と、蒸発部に水平軸心周りに回転自在に支持された回転体と、前記両回転体の間に巻張されて無端状の移動体を構成する無端状のベルト部材とを具備した
請求項４または５記載の蒸発装置。
【請求項８】
材料移送装置に、ベルト部材の温度を制御可能な温度調整装置と、前記ベルト部材の蓄熱を防止する過熱防止装置を設けた
請求項７記載の蒸発装置。
【請求項９】
請求項４乃至８のいずれかに記載の蒸発装置と、
前記蒸発装置から誘導部を介して導入された蒸発材料を、拡散容器で均一拡散して複数の放出ノズルから被蒸着部材に向かって放出する放出部を具備した
真空蒸着装置。
【請求項１０】
請求項４乃至８のいずれかに記載の蒸発装置を複数具備し、
前記各蒸発装置により、それぞれ異なる材料を加熱して気化させ、
前記各蒸発装置の材料移送装置は、移動体を移動させる駆動用の軸が互いに連結されるとともに、蒸発装置間の前記軸に回転速度を調整可能な変速装置が介在され、前記軸が１つの回転駆動装置により回転駆動される
真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬなどの熱分解性材料を加熱気化させる蒸着材料の蒸発方法および蒸発装置ならびにこの蒸発装置から蒸発された蒸発材料を基板などの被蒸着部材に蒸着させる真空蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の特許文献１に開示された蒸着装置は、複数のるつぼ内の材料をそれぞれ加熱蒸発させて被蒸着体に蒸着させ、その蒸着膜厚を膜厚計によりそれぞれ測定し、複数の材料比率が所定値になるように、材料の加熱温度を制御するものである。
【特許文献１】特開２００４−５９９８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
所望の膜厚を形成して蒸着を停止する場合、急激にるつぼの温度を下げても、るつぼ内の材料全体に蓄えられている潜熱により、加熱温度の変化に対する材料の温度変化の応答性が悪く、短時間で蒸発を停止することができないため、被蒸着体の下方に配置したシャッター装置を作動して、蒸着の停止を行っている。これにより、無駄な蒸発材料が生じると共に、シャッター装置への蒸発材料の堆積量が多くなると、これが剥離してパーティクルとなり浮遊したり、高温部に落下して再蒸発するなど、膜形成に悪影響を与える。このため、清掃などメンテナンスの頻度が増大するという問題があった。
【０００４】
また有機ＥＬ材料の場合、熱伝導率が悪く、熱源からの距離に応じた温度勾配ができるので、機能を失う（劣化する）熱分解温度を加熱の上限とし、蒸発温度以上、熱分解温度未満の範囲で温度制御を行うことで、温度勾配に従って材料の蒸発流量を調整することになるが、蒸発温度−熱分解温度の範囲が５〜１０℃程度の幅しかない材料では、十分な蒸発流量を確保できないとともに、蒸発流量のの調整範囲が狭いという問題があった。
【０００５】
さらにるつぼ内の材料に、蒸発に寄与しない無駄な熱量を与え続けることになり、この熱により材料の劣化を招くおそれもあった。
本発明は上記問題点を解決して、材料の蒸発の起動や停止を迅速に行うことにより無駄な材料の蒸発を抑制できるとともに、材料の劣化を未然に防止でき、さらに蒸発量を容易かつ精度良く制御可能な蒸着材料の蒸発方法および蒸発装置ならびに真空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】
【０００６】
請求項１記載の蒸着材料の蒸発方法は、真空蒸着室内で被蒸着材に蒸着させるための材料を蒸発させるに際して、材料を材料収容部から前記蒸発部に少量ずつ連続搬送するとともに、前記材料収容部と前記蒸発部とでそれぞれ加熱する２段階加熱とし、前記材料収容部で材料を蒸発温度未満で蒸発温度近傍に加熱し、前記蒸発部で材料を蒸発温度以上で分解温度未満の所定範囲に加熱して蒸発量を制御するものである。
【０００７】
請求項２記載の蒸着材料の蒸発方法は、請求項１記載の方法において、蒸発部で、材料に供給する供給熱量を、材料収容部から前記蒸発部に搬送された材料の全量を蒸発させるように制御するとともに、搬送される材料の搬送量を増減させることにより、蒸発量を制御するものである。
【０００８】
請求項３記載の蒸着材料の蒸発方法は、請求項１記載の方法において、蒸発部で、材料に供給する供給熱量を、搬送された材料の全量を蒸発させる熱量より少ない範囲で増減させることにより、蒸発量を制御するものである。
【０００９】
請求項４記載の蒸発装置は、材料収容部に収容された材料を蒸発温度より低い所定範囲の温度に加熱する第１加熱装置を設け、材料を無端状の移動体に同伴させて前記材料収容部から蒸発部に少量ずつ連続して搬送する材料移送装置を設け、前記蒸発部に、前記移動体により搬送された前記材料を加熱して蒸発させる第２加熱装置を設け、前記第２加熱装置の加熱温度を材料の蒸発温度以上で分解温度未満の所定範囲に制御して、材料の蒸発量を制御する制御装置を設けたものである。
【００１０】
請求項５記載の蒸発装置は、請求項４記載の構成において、制御装置は、材料移送装置の無端状の移動体の移動速度を制御して、材料収容部から蒸発部に搬送する材料の搬送量を制御可能に構成されたものである。
【００１１】
請求項６記載の蒸発装置は、請求項４または５記載の構成において、材料移送装置は、回転駆動装置により水平軸心周りに回転される回転体の外周部材を無端状の移動体とし、前記外周部材は、材料を保持可能なメッシュ状または凹凸状に形成されたものである。
【００１２】
請求項７記載の蒸発装置は、請求項４または５記載の構成において、材料移送装置は、材料収容部に水平軸心周りに回転自在に支持された回転体と、蒸発部に水平軸心周りに回転自在に支持された回転体と、前記両回転体の間に巻張されて無端状の移動体を構成する無端状のベルト部材とを具備したものである。
【００１３】
請求項８記載の蒸発装置は、請求項７記載の発明において、材料移送装置に、ベルト部材を介して搬送される材料の温度を調整可能な温度調整装置と、前記ベルト部材の過熱を防止する過熱防止装置を設けたものである。
【００１４】
請求項９記載の真空蒸着装置は、請求項４乃至８のいずれかに記載の蒸発装置と、前記蒸発装置から誘導部を介して導入された蒸発材料を、拡散容器で均一拡散して複数の放出ノズルから被蒸着部材に向かって放出する放出部を具備したものである。
【００１５】
請求項１０記載の真空蒸着装置は、請求項４乃至８のいずれかに記載の蒸発装置を複数具備し、前記各蒸発装置により、それぞれ異なる材料を加熱して気化させ、各蒸発装置の材料移送装置は、移動体を移動させる駆動用の軸が互いに連結されるとともに、蒸発装置間の前記軸に回転速度を調整可能な変速装置が介在され、前記軸が１つの回転駆動装置により回転駆動されるものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の蒸着材料の蒸発方法によれば、材料収容部と蒸発部とで２段階加熱とし、蒸発部では、蒸発温度近傍にまで加熱された少量の搬送材料に対して、残りの熱量を供給することで蒸発させるので、蒸発の応答性を向上させて蒸発量を容易かつ精度良く制御することができ、また材料の蒸発の起動や停止を迅速に行うことができて、無駄な材料の蒸発を抑制できる。さらに材料収容部における材料の劣化を未然に防止することができる。
【００１７】
請求項２記載の蒸着材料の蒸発方法によれば、蒸発部で搬送されたすべての材料を蒸発させるので、無端状の回動体に同伴されて蒸発部から材料収容部に循環される材料がなくなり、材料の劣化を未然に防止することができる。また蒸発温度と分解温度の範囲が狭い材料であっても、材料の搬送量と蒸発部で供給する熱量を制御することにより、蒸発量の制御範囲を大幅に拡大できるとともに、従来以上に蒸発量を増大することができる。
【００１８】
請求項３記載の蒸着材料の蒸発方法によれば、供給熱量の増減により容易に蒸発量を制御することができる。
請求項４記載の蒸発装置によれば、材料収容部で蒸発温度の近くまで加熱する第１加熱装置と、蒸発部で蒸発温度以上に加熱する第２加熱装置とを設けて、材料を２段階に加熱し蒸発させ、材料収容部の材料は、第１加熱装置により蒸発に達するような熱量を与えず蒸発温度以上に加熱されることがないので、従来のように不要な熱が与え続けられることがなく、材料が劣化されることがない。また、前述の２段階に加熱し蒸発させることと、材料移送装置により予熱済みの材料を少量ずつ蒸発部に搬送することにより、第２加熱装置により搬送量に応じた少ない供給熱量で材料を蒸発させることができて、材料の蒸発量の制御を容易かつ精度よく行うことができる。さらに第２加熱装置の加熱・停止の切替により蒸発の起動・停止を迅速に行うことができ、無駄な材料の発生を未然に防止することができる。
【００１９】
また第２加熱装置の加熱温度が材料の蒸発温度以上で分解温度未満に制御されるので、蒸発温度と分解温度の差が小さい材料であっても、第２加熱装置により分解されることがない。
【００２０】
さらに制御装置により第２加熱装置の供給熱量の供給または停止を行うことで、材料の蒸発の起動と停止とを迅速に行うことができる。
請求項５記載の蒸発装置によれば、制御装置により、材料の搬送量を増減すると同時に、その搬送された材料のたとえば全量を蒸発できるように第２加熱装置の供給熱量を制御することで、移動体に同伴されて蒸発部から材料収納部に戻る未蒸発の材料を無くすることができて材料の劣化を防止することができ、材料の蒸発量を精度よく制御することができる。
【００２１】
請求項６記載の蒸発装置によれば、円筒状の搬送ドラムの外周部材を移動体としたので、簡易な構造で製作が容易となり、移動体となる外周部材をセラミックスのような固体材料により製作することができ、移動体の材料の選択範囲が広い。
【００２２】
請求項７記載の蒸発装置によれば、移動体を、複数の回転体間に巻張された無端状のベルト部材とすることにより、材料収容部や蒸発部を任意位置に設置することができ、蒸発装置の設計の自由度を向上させることができる。またベルト部材の循環経路を十分に長く形成することができることから、ベルト部材を介して搬送される材料の温度管理が容易となる。
【００２３】
請求項８記載の蒸発装置によれば、温度調整装置により、ベルト部材により搬送された材料の温度と蒸発温度との差を小さくしておくことで、第２加熱装置により確実に材料を蒸発させることができる。また過熱防止装置により、同伴される材料の過熱による分解、劣化を未然に防止することができる。
【００２４】
請求項９記載の真空蒸着装置によれば、蒸発量を容易かつ精度良く制御可能な蒸発装置を設けたことにより、蒸発の起動と停止が可能となり、また蒸発温度と分解温度が接近した材料であっても、蒸発材料を分解劣化させることなく、その供給量を精度良く制御でき被蒸着部材の膜厚制御を容易に行うことができる。
【００２５】
請求項１０記載の真空蒸着装置によれば、異なる材料を別々に加熱蒸発させる場合、各蒸発装置で移動体を駆動する軸を互いに連結し、その軸に変速装置を介在させることにより、１台の回転駆動装置により複数の蒸発装置をそれぞれ作動させ、さらに移動体の移動速度を調整して、複数の蒸発装置による材料の蒸発量を別々に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
本発明に係る蒸着材料の蒸発方法および蒸発装置ならびに真空蒸着装置の実施の形態１を図１〜図３を参照して説明する。
【００２７】
この真空蒸着装置は、たとえば有機ＥＬディスプレイの表示部を製造するもので、真空蒸着室１ａ内で基板（被蒸着部材）３に、たとえば２種類の材料、主成分であるホスト材料Ａ（以下材料Ａという）と、微量添加成分であるドーパント材料Ｂ（以下材料Ｂという）とをそれぞれ蒸着するものである。
【００２８】
この真空蒸着装置は、図１に示すように、真空ポンプ（図示せず）が接続されて真空蒸着室１ａを形成する真空蒸着容器１と、前記真空蒸着室１ａの上部で基板３を鉛直軸心Ｏ周りに回転可能に保持する基板回転保持装置４と、材料Ａ，Ｂをそれぞれ加熱して気化させる第１，第２蒸発装置（蒸発装置）１１Ａ，１１Ｂと、第１，第２蒸発装置１１Ａ，１１Ｂから供給される第１，第２蒸発材料Ａ，Ｂをそれぞれ基板３に向かって放出する第１，第２放出部１３Ａ，１３Ｂと、蒸発装置１１Ａ，１１Ｂから供給される材料Ａ，Ｂの蒸発量をそれぞれ調整可能な蒸発量制御装置（制御装置）５とを具備している。
【００２９】
前記真空蒸着容器１の下部外側には、材料Ａを加熱し気化する第１蒸発装置１１Ａおよび材料Ｂを加熱し気化する第２蒸発装置１１Ｂがそれぞれ並設されている。また第１，第２蒸発装置１１Ａ，１１Ｂから気化された蒸発材料Ａ，Ｂをそれぞれ真空蒸着室１ａ内に導入する第１，第２誘導管１２Ａ，１２Ｂが接続されており、真空蒸着室１ａ内には第１，第２誘導管１２Ａ，１２Ｂを介して導入された蒸発材料Ａ，Ｂをそれぞれ基板１３に向かって放出する第１，第２放出部１３Ａ，１３Ｂが設けられている。
【００３０】
前記第１蒸発装置１１Ａと第２蒸発装置１１Ｂは同一構造であるため、第１蒸発装置１１Ａのみを説明して第２蒸発装置１１Ｂの説明は省略する。
第１蒸発装置１１Ａは、図２，図３に示すように、真空構造の蒸発容器２１の下部に材料Ａを収容する材料収容部２０Ａが設けられるとともに、蒸発容器２１の上部に第１誘導管１２Ａが接続された蒸発部２０Ｂが設けられている。この蒸発容器２１内には、水平方向の回転軸（軸）２３ｂを介して円筒形の搬送ドラム２３が回転自在に支持された材料移送装置２０Ｃが設けられている。
【００３１】
前記材料収容部２０Ａには、搬送ドラム２３の外周部に略一定の材料収容間隔をあけて材料Ａを収容する円弧状の区画底板２５が配置されて材料Ａが収容され、区画底板２５の外側に配置された第１加熱装置２２により材料Ａを蒸発温度未満でその近傍の所定の温度範囲に加熱して溶融する。前記材料移送装置２０Ｃは搬送ドラム２３と、搬送ドラム２３を回転させる後述の回転駆動装置４２により構成されている。搬送ドラム２３は、回転軸（軸）２３ｂに左右の端板２３ｄ，２３ｄを介して移動体を構成するたとえばメッシュ状の外周部材２３ａが取り付けられ、この外周部材２３ａにより溶融材料Ａを少量ずつ均等量を保持して上方に連続搬送する。蒸発部２０Ｂには、搬送ドラム２３の外周部材２３ａに同伴され搬送された溶融材料Ａを、蒸発温度以上に加熱して蒸発させる第２加熱装置２４が設けられている。
【００３２】
蒸発容器２１は箱形で、外側面にそれぞれ保温用ヒータ２１ａが設けられている。また蒸発容器２１の上面に開口され蒸発部２０Ｂに連通される蒸気出口に、フランジ部を介して第１誘導管１２Ａが接続されている。
【００３３】
前記蒸発部２０Ｂに配置された第２加熱装置２４は、ドラム回転方向Ｄの上流側と下流側とに全幅方向にわたって先端部がそれぞれ摺接される２枚の加熱板２４ａ，２４ｂを具備し、これら加熱板２４ａ，２４ｂには加熱ヒータ２４ｃ，２４ｃがそれぞれ内蔵されるか、または基端部側に設けられた加熱ヒータにより加熱されている。そして、外周部材に同伴された材料Ａの温度または加熱板２４ａ，２４ｂの摺接部の温度を温度センサー（図示せず）で検出し、温度センサーで検出値に基づき、蒸発量制御装置５により加熱制御部２６を介して加熱ヒータ２４ｃ，２４ｃの供給電力（電圧値または電流値）を制御することで、加熱板２４ａ，２４ｂを材料Ａの蒸発温度以上で分解温度未満の所定の温度範囲に制御するように構成されている。ここで搬送ドラム２３の回転方向Ｄの上流側と下流側とに加熱板２４ａ，２４ｂをそれぞれ配置したのは、上流側の加熱板２４ａで外周部材２３ａにより搬送された溶融材料Ａのほとんどを蒸発させ、下流側の加熱板２４ｂで残存された溶融材料Ａを蒸発させるためである。ここで、溶融材料Ａを分解温度以上に加熱しないために、上流側と下流側の加熱板２４ａ，２４ｂは、加熱温度および供給熱量がそれぞれ別々に制御される。
【００３４】
前記搬送ドラム２３の外周部材２３ａは、溶融材料Ａを保持しやすいメッシュ状に形成したが、溶融材料Ａを保持可能な形状であれば他の形状でもよく、たとえば図４に示すように、外周部材２３ａに幅方向の横溝２３ｅを多数形成したものや、図５に示すように、外周部材２３ａの表面に多数の凹部（凸部または凹凸部）２３ｆを形成したものでもよい。これらの場合には線膨張係数の小さいセラミックスなどの固体材料により外周部材２３ａを形成することもできる。そして、材料の粘度と、これらメッシュ状の網目の大きさや横溝２３ｅ、凹部２３ｆの大きさ、深さなどにより同伴される材料の搬送量が決定される。
【００３５】
２７は外周部材２３ａに同伴された溶融材料Ａの搬送量を調整するためのスクレーパ、２８は回転軸２３ｂに介在された磁気カップリングで、蒸発容器の気密性を保持しつつ回転動力を伝達することができる。
【００３６】
図１に示すように、第１放出部１３Ａおよび第２放出部１３Ｂには、蒸発材料Ａ，Ｂをそれぞれ均一に分散させる拡散空間（バッファ空間ともいう）が形成された第１拡散容器３１Ａおよび第２拡散容器３１Ｂがそれぞれ上下位置に配設されている。
【００３７】
上部の第１拡散容器３１Ａは、下面に第２拡散容器３１Ｂを貫通した第１誘導管１２Ａが接続され、また上面に複数の第１放出ノズル３２Ａ（または放出用開口部でもよい）が所定位置に設けられている。またこの第１拡散容器３１Ａには、蒸発材料Ａ，Ｂの付着や劣化を防止するための予熱装置（図示せず）が設けられており、第１拡散容器３１Ａの上面は、予熱装置の輻射熱を遮蔽するための第１断熱カバー３３Ａで覆われている。
【００３８】
また第２拡散容器３１Ｂは、下面に第２誘導管１２Ｂが接続され、その上面に複数の第２放出ノズル３２Ｂが所定位置に突設され、これら第２放出ノズル３２Ｂは第１拡散容器３１Ａを貫通してその上面上方に開口されている。またこの第２拡散容器３１Ｂには、蒸発材料Ａ，Ｂの付着や劣化を防止するための予熱装置（図示せず）が設けられており、第２拡散容器３１Ｂの上面は、予熱装置の輻射熱を遮蔽するための第２断熱用カバー３３Ｂに覆われている。
【００３９】
さらに基板回転保持装置４の下面を開閉自在に覆い基板３への蒸着を防止するシャッター装置３４が配設されており、基板３の交換時などに使用される。また真空蒸発室１ａ内の基板３の近傍で複数個所に水晶振動子３５ａが配置され、これら水晶振動子３５ａの出力信号が蒸発レート検出装置３５に入力されて基板３に蒸着される膜厚が検出される。
【００４０】
前記第１，第２誘導管１２Ａ，１２Ｂの予熱装置１２ａ，１２ａと、第１，第２拡散容器３１Ａ，３１Ｂの予熱装置は、各蒸発材料Ａ，Ｂの蒸発温度以上でかつ分解温度未満の範囲に設定され、かつ第１，第２誘導管１２Ａ，１２Ｂ側から下流の第１，第２拡散容器３１Ａ，３１Ｂに至るほど温度が高くなるように設定され、蒸発材料Ａ，Ｂが第１，第２蒸発装置１１Ａ，１１Ｂから第１，第２誘導管１２Ａ，１２Ｂを介して第１，第２拡散容器３１Ａ，３１Ｂに滞留や付着することなくスムーズにそれぞれ流れるように構成されている。
【００４１】
前記第１蒸発装置１１Ａと第２蒸発装置１１Ｂの搬送ドラム２３，２３の回転軸２３ｂ，２３ｂは、回転速度を調整可能な無段式の変速装置４１が介在された連結軸（軸）４４を介して互いに連結連動され、第１蒸発装置１１Ａの回転軸２３ｂに回転数を調整可能な減速器付の回転駆動装置４２の出力軸４２ａが連結されている。
【００４２】
前記蒸発量制御装置５は、速度調整部４３により回転駆動装置４２または変速装置４１を介して搬送ドラム２３,３をそれぞれ起動・停止および速度制御し、さらに加熱調整部２６により、第１加熱装置２２，２２および第２加熱装置２４，２４を起動・停止し、さらに加熱温度ならびに供給熱量を制御するものである。この蒸発量制御装置５により、蒸発レート検出装置３５の信号に基づいて、速度調整部４３を介して回転駆動装置４２と変速装置４１とをそれぞれの回転速度を制御し、搬送ドラム２３の外周部材２３ａによる溶融材料Ａ，Ｂの搬送量を制御することができ、また加熱調整部２６を介して第２加熱装置２４，２４の加熱温度を材料Ａ，Ｂの蒸発温度以上で分解温度未満の所定範囲に制御して、搬送された溶融材料Ａ，Ｂへの供給熱量を制御することで、材料収容部２０Ａ，２０Ａから蒸発部２０Ｂ，２０Ｂに順次少量ずつ連続搬送される材料Ａ，Ｂの蒸発量をそれぞれ高精度で制御することができる。また蒸発温度と分解温度の範囲が狭い材料Ａ，Ｂであった場合でも、材料移送装置２０Ｃによる材料Ａ，Ｂの搬送量と、蒸発部２０Ｂでの第２加熱装置２４による供給熱量とを制御することにより、蒸発量の制御範囲を大幅に拡大できるとともに、従来以上に蒸発量を増大することができ、大流量の蒸発材料を安定して供給することができる。
【００４３】
上記構成において、第１，第２蒸発装置１１Ａ，１１Ｂでは、第１加熱装置２２，２２により材料Ａ，Ｂをそれぞれ加熱して溶融させ、各溶融材料Ａ，Ｂをそれぞれの蒸発温度未満でその近傍の温度に保持する。そして回転駆動装置４２を起動して搬送ドラム２３，２３をそれぞれＤ方向に回転させ、外周部材２３ａを材料収容部５０Ａ，５０Ａで溶融材料Ａ，Ｂに浸漬させて保持させる。さらに外周部材２３ａをＤ方向に回転移動して均等に少量が同伴された溶融材料Ａ，Ｂをそれぞれ上方に連続搬送し、蒸発部５０Ｂ，５０Ｂで第２加熱装置２４，２４により溶融材料Ａ，Ｂを蒸発温度以上にそれぞれ加熱して蒸発させる。これら蒸発材料Ａ，Ｂは、それぞれ第１，第２誘導管１２Ａ，１２Ｂを介して第１，第２拡散容器３１Ａ，３１Ｂに導入され、均一に分散された後、第１，第２放出ノズル３２Ａ，３２Ｂからそれぞれ基板３に向かって放出され蒸着される。
【００４４】
ここで、水晶振動子３５ａを介して蒸発レート検出器３５により基板３の膜厚が所定の厚さに達したのが検出されると、蒸発量制御装置５により、速度調整部４３を介して回転駆動装置４２を停止して回転ドラム２３，２３の回転を停止するとともに、第２加熱装置２４，２４による加熱を停止し、蒸発材料Ａ，Ｂの供給を停止する。そして、真空蒸着室１ａ内の蒸着済みの基板３を新たな基板３と交換した後、蒸発量制御装置５により速度調整部４３を介して回転駆動装置４２を起動し搬送ドラム２３，２３の回転を再開するとともに、第２加熱装置２４による加熱を開始して材料Ａ，Ｂをそれぞれ蒸発し供給する。
【００４５】
蒸着作業中に、水晶振動子３５ａを介して蒸発レート検出器３５により、蒸着量が減少したと判断されると、蒸発量制御装置５により、速度調整部４３を介して回転駆動装置４２または変速装置４１の回転速度を増速して、搬送ドラム２３による溶融材料Ａ，Ｂの搬送量を増量させ、さらに加熱調整部２６を介して第２加熱装置２４の供給熱量を増大し、材料Ａ，Ｂの蒸発量を増加させる。また反対に蒸発量を減少させることもできる。
【００４６】
またここで、第２加熱装置２４，２４の加熱温度を材料Ａ，Ｂの蒸発温度以上で、分解温度未満の所定範囲に制御しつつ、第２加熱装置２４，２４からの供給熱量を、搬送ドラム２３により搬送される溶融材料Ａ，Ｂをすべて蒸発させる熱量の中間量、たとえば５０〜８０％程度で増減することにより、蒸発量を制御することもできる。
【００４７】
上記第１，第２蒸発装置１１Ａ，１１Ｂによれば、材料収容部２０Ａで蒸発温度近くまで加熱する第１加熱装置２２，２２と、蒸発部２０Ｂで蒸発温度以上に加熱する第２加熱装置２４，２４とを設けて２段階加熱するとともに、材料移送装置２０Ｃにより材料収容部２０Ａから材料Ａ，Ｂを少量ずつ均等量を蒸発部２０Ｂに連続搬送するので、従来のようにるつぼを一度に加熱するのに比較して、第２加熱装置２４，２４からの供給熱量の調整量が少なくても、蒸発部２０Ｂ，２０Ｂにおける材料Ａ，Ｂの蒸発量を増減することができ、容易かつ精度よく制御することができる。また、材料収容部２０Ａに収容された大部分の材料Ａ，Ｂは、第１加熱装置２２，２２により蒸発温度以上に加熱されることがないので、分解温度に達することはなく、劣化が未然に防止される。
【００４８】
また第２加熱装置２４,２４による加熱温度が、材料Ａ，Ｂの蒸発温度以上で、分解温度未満の所定範囲に保持されることから、第２加熱装置２４，２４により材料Ａ，Ｂが分解されて劣化されることもない。
【００４９】
さらに蒸発量制御装置５により第２加熱装置２４，２４の供給熱量の供給と停止を行うことで、材料の蒸発の起動と停止とを迅速に行うことができ、無駄な材料の蒸発を防止することができて、高価な材料の使用量を減らし材料コストを削減することができる。
【００５０】
さらにまた、第２加熱装置２４，２４により、蒸発部２０Ｂ，２０Ｂに搬送された溶融材料Ａ，Ｂの全量がすべて蒸発可能な供給熱量を供給することで、これにより未蒸発の材料Ａ，Ｂが外周部材２３ａに同伴されて材料収納部２０Ａ，２０Ｂに循環移動されることがなくなり、材料Ａ，Ｂの分解や劣化を未然に防止することができる。この状態で、蒸発量制御装置５により、材料移送装置２０Ｃの搬送ドラム２３の回転速度を制御して外周部材２３ａによる溶融材料Ａ，Ｂの搬送量を制御すると同時に、第２加熱装置２４，２４の供給熱量を、搬送された溶融材料Ａ，Ｂの全量がすべて蒸発可能な供給熱量となるように制御することで、蒸発量を精度良く制御することができる。
【００５１】
また外周部材２３ａの温度を材料Ａ，Ｂの蒸発温度未満でその近傍に保持可能な過熱防止装置（図示せず）を設けることにより、未蒸発の材料Ａ，Ｂが外周部材２３ａに残されても、分解劣化するのを防止することができる。
【００５２】
さらに真空蒸着装置において、回転駆動装置４２により互いに連結された回転軸２３ｂ，２３ｂを介して第１，第２蒸発装置１１Ａ，１１Ｂの各搬送ドラム２３，２３をそれぞれ回転させるとともに、変速装置４１により第２蒸発装置１１Ｂの搬送ドラム２３の回転速度を調整することにより、材料Ａ，Ｂの蒸発量を別々に制御することができ、回転駆動装置４２が１台で２つまたはそれ以上の台数の蒸発装置１１Ａ，１１Ｂを作動することができ、設備コストを削減することができる。
【００５３】
なお、前記区画底板２５を、搬送ドラム２３の外周部材２３ａの外周部に略一定の材料収容間隔をあけて配置して、少ない材料Ａ，Ｂでも効率よく搬送可能に構成したが、図６に示すように、蒸発容器２１を横起きの円筒形とすることにより、蒸発容器２１の底部を区画底板として、区画底板２５を不要にすることもできる。
【００５４】
また、加熱により溶融する材料Ａ，Ｂについて説明したが、図７に示すように、昇華型の材料Ｃを使用することもできる。この昇華型の材料Ｃは、粒状体で自重で自然崩落するものであれば、材料収容部２０Ａにおいて十分な崩壊落差ｈを確保することにより、上位の材料Ｃが自重で常に底部に崩落して材料Ｃを搬送ドラム２３の外周部材２３ａに接触させ、材料Ｃを外周部材２３ａに同伴させることができる。また材料Ｃが絶縁性の場合、効率よく材料Ｃを搬送ドラム２３の外周部材２３ａに同伴させるために、区画底板２５と搬送ドラム２３との間に電荷を付与し、帯電された材料Ｃを外周部材２３ａに静電気を利用して付着させる同伴用の静電装置２８を設けてもよい。この場合には、スクレーパ２８により材料Ｃの搬送量を精度よく調整することができる。
【００５５】
さらに、第１蒸発装置１１Ａの搬送ドラム２３と第２蒸発装置１１Ｂの搬送ドラム２３とを別々の回転駆動装置により回転させて回転速度をそれぞれ制御することもできる。
［実施の形態２］
次に、上記真空蒸着装置に用いられる蒸発装置の実施の形態２を図８，図９を参照して説明する。実施の形態１では搬送ドラム２３の外周部材２３ａを移動体として使用したが、実施の形態２では、溶融材料Ａ，Ｂ（Ｃ）を保持可能な可撓性材質で、無端状ベルト部材を移動体として使用したものである。なお、実施の形態１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００５６】
蒸発容器５０内の材料移送装置５０Ｃは、材料収容部５０Ａに水平方向の下回転軸５２ａを介して下回転体（回転体）５２が回転自在に支持され、前記下回転体５２の上方の蒸発部５０Ｂに所定間隔をあけて、上回転体（回転体）５３が水平方向の上回転軸５３ａを介して回転自在に支持されている。そして下回転体５２と上回転体５３とにわたって移動体を構成する無端状のベルト部材５１、たとえばメッシュベルトが巻張されている。そして下回転軸５２ａを回転駆動する回転駆動装置５４により下回転体５２が矢印Ｅ方向に回転され、ベルト部材５１が材料収容部５０Ａと蒸発部５０Ｂとの間で循環移動される。もちろん上回転体５３を回転駆動してもよい。また前記下回転体５２および上回転体５３は、中空状または中実状の円柱形ロール体や複数のスプロケットホイールなどから形成される。もちろん、絶縁性の材料の場合には、材料収容部５０Ａの区画底板２５と上回転体５３と電圧を印加して先と同様の蒸発部同伴用の静電装置を設けてもよい。
【００５７】
ベルト部材５１の循環経路は、下回転体５２に巻回された同伴転向部５５Ａと、下回転体５２から上回転体５３に至る搬送部５５Ｂと、上回転体５３に巻回された蒸発転向部５５Ｃと、上回転体５３から下回転体５２に至る復帰部５５Ｄからなる。そして、搬送部５５Ｂと蒸発転向部５５Ｃとの一方または両方に、ベルト部材５１を介して材料Ａ，Ｂ（Ｃ）の温度を、蒸発温度未満でその近傍の温度に保持する温度調整装置５６Ａ，５６Ｂが設けられている。搬送部５５Ｂに設けられる温度調整装置５６Ａは、ベルト部材５１の裏面に温度調整部材を摺接してベルト部材５１の温度を蒸発温度未満の近傍（たとえば数度下）に保持するものである。また蒸発転向部５５Ｃの温度調整装置５６Ｂは、上回転体５３に内蔵された加熱ヒータや加熱流体管などからなり、上回転体５３に巻回されたベルト部材５１の温度を蒸発温度未満でその近傍（たとえば数度下）に保持するものである。これら温度調整装置５６Ａ，５６Ｂにより、ベルト部材５１を介して同伴された材料Ａ，Ｂ（Ｃ）を温度制御することで、ベルト部材５１により蒸発部５０Ｂに搬送された材料Ａ，Ｂ（Ｃ）の全搬送量を、第２加熱装置２４により搬送量に応じた適切な供給熱量で確実に蒸発させることができる。
【００５８】
また復帰部５５Ｄには、ベルト部材５１の温度を調整可能な過熱防止装置５７が設けられている。この過熱防止装置５７は、循環移動されるベルト部材５１が蓄熱されて材料Ａ，Ｂ（Ｃ）の蒸発温度以上になるのを防止して、接触される材料Ａ，Ｂ（Ｃ）の蒸発や分解を未然に防止するものであり、たとえばベルト部材５１の裏面に冷却部材を摺接させて吸熱することにより、材料収容部５０Ａの溶融材料Ａ，Ｂ（Ｃ）の温度以上にならないように構成されている。
【００５９】
上記構成によれば、実施の形態１の効果に加えて、移動体としてベルト部材５１を使用し、ベルト部材５１を材料収容部５０Ａの下回転体５２と蒸発部５０Ｂの上回転体５３とにわたって巻張し、材料収容部５０Ａで第１加熱装置２２により加熱された材料Ａ，Ｂ（Ｃ）を蒸発部５０Ｂに搬送し第２加熱装置２４により加熱蒸発させるので、蒸発量制御装置５により速度調整部４３を介して下回転体５２の移動速度を制御し、ベルト部材５１により搬送される溶融材料Ａ，Ｂ（Ｃ）の搬送量をそれぞれ調整し、第２加熱装置２４，２４の加熱温度を材料Ａ，Ｂの蒸発温度以上で、分解温度未満の所定範囲に保持しつつ、その搬送量に対応して第２加熱装置２４，２４から搬送溶融材料Ａ，Ｂ（Ｃ）への供給熱量を調整することにより、蒸発の起動、停止を迅速に行うことができるとともに、蒸発量を容易かつ精度良く制御することができる。さらにこの時、第２加熱装置２４，２４から溶融材料Ａ，Ｂ（Ｃ）に全搬送量が蒸発可能な熱量を供給することで、外周部材２３ａに同伴されて循環移動される未蒸発の材料Ａ，Ｂ（Ｃ）をほとんど無くすことができ、材料Ａ，Ｂ（Ｃ）が分解、劣化するのを効果的に防止することができる。
【００６０】
また、第２加熱装置２４から供給する熱量を、ベルト部材５１により搬送される溶融材料Ａ，Ｂ（Ｃ）をすべて蒸発させる熱供給量の中間量、たとえば５０〜８０％程度に設定しておき、第２加熱装置２４への供給熱量のみを制御することにより、蒸発の起動、停止および蒸発量を制御することもできる。
【００６１】
さらにベルト部材５１の循環経路で、搬送部５５Ｂおよび蒸発転向部５５Ｃの少なくとも一方に温度調整装置５６Ａ，５６Ｂを設け、復帰部５５Ｄに過熱防止装置５７を設けることにより、ベルト部材５１および搬送される材料材料Ａ，Ｂ，Ｃの温度管理を効果的に実施できて、蒸発量をより精度良く制御することができる。
【００６２】
なお、ベルト部材５１をメッシュベルトに替えて、図４，図５に示すように、表面に凹凸のある可撓性のベルト部材を採用してもよい。
また、実施の形態１，２では、第２加熱部材２４が、メッシュまたは凹凸に形成された搬送ドラム２３の外周部材２３ａ、ベルト部材５１の表面に直接摺接するように図示しているが、たとえば平坦面や微細な凹凸でその表面に所定の厚みで付着させ同伴させるような場合には、第２加熱部材２４は外周部材２３ａ、ベルト部材５１の表面から材料の厚み分だけ離れて配置されることになる。さらに第２加熱部材２４を板状に形成したが、多数の穴を形成することで、蒸発材料の通過を許すようにしてもよい。
【００６３】
さらに、第２加熱部材２４は材料に直接接触させて伝熱する直接加熱式としたが、加熱ヒータなどの輻射熱を利用した間接加熱式としてもよい。
さらに各実施の形態では、蒸発装置１１Ａ，１１Ｂにより蒸発の起動・停止が可能であるが、誘導管１２Ａ，１２Ｂや放出部１３Ａ，１３Ｂに残留する蒸発材料の蒸着を防止して精度よく膜厚を制御するために、シャッター装置３４を使用することもできる。この場合、シャッター装置３４への蒸発材料の付着量を大幅に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る真空蒸着装置の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】本発明に係る蒸発装置を示す側面方向の断面図である。
【図３】蒸発装置の側面方向の断面図である。
【図４】蒸発装置の搬送ドラムの外周部材の他の形態を示す部分斜視図である。
【図５】蒸発装置の搬送ドラムの外周部材のさらに他の形態を示す部分斜視図である。
【図６】蒸発装置の蒸発容器の変形例を示す側面方向の断面図である。
【図７】蒸発装置の蒸発容器の他の変形例を示す側面方向の断面図である。
【図８】本発明に係る蒸発装置の実施の形態２を示す側面方向の断面図である。
【図９】上記蒸発装置の正面方向の断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    真空蒸着容器
１ａ  真空蒸着室
３    基板
４    基板回転保持装置
５    蒸発量制御装置
１１Ａ  第１蒸発装置
１１Ｂ  第２蒸発装置
１２Ａ  第１誘導管
１２Ｂ  第２誘導管
１３Ａ  第１放出部
１３Ｂ  第２放出部
２０Ａ  材料収容部
２０Ｂ  蒸発部
２０Ｃ  材料移送装置
２１    蒸発容器
２２    第１加熱装置
２３    搬送ドラム
２３ａ  外周部材
２３ｂ  回転軸
２４    第２加熱装置
２４ａ  第１加熱板
２４ｂ  第２加熱板
２６    加熱調整部
３１Ａ  第１拡散容器
３１Ｂ  第２拡散容器
３２Ａ  第１放出ノズル
３２Ｂ  第２放出ノズル
３５    蒸発レート検出器
４１    変速装置
４２    回転駆動装置
４３    速度調整部
５０    蒸発容器
５０Ａ  材料収容部
５０Ｂ  蒸発部
５０Ｃ  材料移送装置
５１    メッシュベルト
５２    下回転体
５３    上回転体
５４    回転駆動装置
５６Ａ  温度調整装置
５６Ｂ  温度調整装置
５７    過熱防止装置
【図１】
2007224394.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007224394.tif 000007
【図６】
2007224394.tif 000008
【図７】
2007224394.tif 000009
【図８】
2007224394.tif 000010
【図９】
2007224394.tif 000011