(57)【要約】【課題】  近接蒸着による蒸着において、蒸着開始前に坩堝と被処理基材が近接することなく、蒸着開始時に坩堝を被処理基材に近接させることで、所望の蒸着を行うことができるようにする。【解決手段】  蒸着装置１は、真空室４と、蒸着源３を収容するとともに該蒸着源３からの気化材料を被処理基材２に蒸着するために真空室４内に設けられる坩堝５とを備える。また、蒸着装置１は、真空室４内に導入される被処理基材２と坩堝５との間隔を変更する間隔変更装置７を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空室と、蒸着源を収容するとともに該蒸着源からの気化材料を被処理基材に蒸着するために真空室内に設けられる坩堝とを備える蒸着装置において、
前記真空室内に導入される被処理基材と前記坩堝との間隔を変更する間隔変更装置を備えることを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】
前記間隔変更装置は、前記坩堝を前記被処理基材に対して移動させる移動機構を備える請求項１に記載の蒸着装置。
【請求項３】
前記間隔変更装置は、前記被処理基材を前記坩堝に対して移動させる移動機構を備える請求項１又は２に記載の蒸着装置。
【請求項４】
前記坩堝は、前記蒸着源を収容する収容部と、前記蒸着源から放出される気化材料を被処理基材に向けて案内する第１の案内通路と、該第１の案内通路を区画するための壁部と、該第１の案内通路の中途部から分岐するとともに該壁部を貫通して外部に連通する第２の案内通路と、を備え、
前記蒸着源からの気化材料が前記被処理基材に付着して形成される膜の厚さを測定するために、前記第２の案内通路の出口に対応して設けられるセンサをさらに備える請求項１から３のいずれか１項に記載の蒸着装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の蒸着装置を使用して被処理基材に蒸着源からの気化材料を蒸着する蒸着方法であって、
蒸着開始前に、前記間隔変更装置によって被処理基材と坩堝との離間間隔を所定の第１離間間隔に離間して維持することと、
蒸着開始時に、前記間隔変更装置によって被処理基材と坩堝との間隔を第１離間間隔よりも小さな第２離間間隔に変更することと、
第２離間間隔を維持するとともに、被処理基材を搬送しながら蒸着源からの気化材料を被処理基材に蒸着すること、とを備えることを特徴とする蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着源から気化させた気化材料を被処理基材に蒸着させるための蒸着装置及び蒸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の蒸着装置としては、例えば、真空室内において被処理基材を配置するとともに、この被処理基材から所定の間隔をおいて蒸着源を配置し、この蒸着源から気化させた気化材料を被処理基材に向けて放出することによって、所定の膜厚の薄膜を形成するものが一般的である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
より具体的には、この蒸着装置は、いわゆるバッチ方式のものであり、真空室内に、蒸着源を収容する坩堝と、この坩堝を加熱するための発熱体とを有する。蒸着装置は、発熱体の発熱により坩堝を加熱することにより、蒸着源から気化材料を放出させ、この気化材料を被処理基材に蒸着させることで成膜を行う。
【０００４】
また、従来の蒸着装置は、上記のバッチ方式の他に、いわゆるロールtoロールによって連続的に蒸着を行うものもある。
【０００５】
なお、蒸着装置による蒸着においては、その蒸着の状態（いわゆる成膜レート）を確認することが必要になる。このため、従来、真空室内には、被処理基材に形成された膜の厚さを測定するためのセンサが設けられる。このセンサとしては、例えば、ＱＣＭ（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）が使用される。このＱＣＭは、真空室内の所定の位置に配置される水晶振動子に付着する気化材料の堆積量に応じた周波数変化に基づいて、成膜レートを検出することができる。
【０００６】
ところで、上記のような従来の蒸着装置では、蒸着源と被処理基材とが離間されているが、装置の小型化や蒸着源の有効利用の観点から、この離間間隔は、可能な限り小さくなることが望ましい。
【０００７】
この観点で、近年、研究・開発が進められているのが、近接蒸着といわれる技術である。この近接蒸着は、例えば、蒸着源を収容する収容部と、蒸着源からの気化材料を、被処理基材に案内する案内通路とを有する坩堝を使用する。この近接蒸着では、坩堝に案内通路を形成することにより、蒸着源と被処理基材との距離を最小化することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１６３３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えば、いわゆるロールｔｏロールの連続蒸着の際に、近接蒸着を行う場合には、以下のような問題点が存在することが判った。すなわち、蒸着開始直後（被処理基材が停止している状態から搬送を開始した直後）に成膜レートが極度に低下することである。成膜レートが極度に低下してしまうと、所望の厚さの膜が被処理基材に形成されなくなり、気化材料を無駄にしてしまうことになる。
【００１０】
このような成膜レートの極度の低下の原因は、以下のように推測される。すなわち、蒸着開始前の段階（被処理基材が停止している状態）において、坩堝が被処理基材に近接していると、坩堝及び坩堝から放出される気化材料の熱によって被処理基材の一部が過度に加熱された状態になる。この状態から被処理基材の搬送を開始すると、過度に加熱された被処理基材の一部が移動し、加熱されていない被処理基材の部分が坩堝に近接することになる。このときに生じる冷却トラップが原因により、成膜レートが低下するものと考えられる。
【００１１】
また、蒸着開始前に坩堝と被処理基材が近接していると、坩堝が気化材料を放出し続けることから、この坩堝と被処理基材との間の空間は、周囲よりも圧力が高い状態になる。この高圧状態から被処理基材の搬送を開始すると、急激な圧力変化が生じ、成膜レートの減少の原因になるものと考えられる。
【００１２】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、近接蒸着による蒸着において、蒸着開始前に坩堝と被処理基材が近接することなく、蒸着開始時に坩堝を被処理基材に近接させることで、所望の蒸着を行うことが可能な蒸着装置及び蒸着方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するためのものであって、真空室と、蒸着源を収容するとともに該蒸着源からの気化材料を被処理基材に蒸着するために真空室内に設けられる坩堝とを備える蒸着装置において、前記真空室内に導入される被処理基材と前記坩堝との間隔を変更する間隔変更装置を備えることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、間隔変更装置によって坩堝と被処理基材との間隔を変更できることから、蒸着開始前には、坩堝と被処理基材との間隔を十分に大きく確保しておき、蒸着時に坩堝と被処理基材とを近接させることで、所望の成膜レートでの蒸着を行うことができるようになる。
【００１５】
また、本発明に係る蒸着装置は、前記間隔変更装置が、前記坩堝を前記被処理基材に対して移動させる移動機構を備える構成を採用できる。
【００１６】
かかる構成によれば、移動機構によって坩堝を移動させることにより、蒸着開始前には、坩堝と被処理基材との間隔を十分に大きく確保しておき、蒸着時に坩堝と被処理基材とを近接させることで、所望の成膜レートでの蒸着を行うことができるようになる。
【００１７】
また、本発明に係る蒸着装置は、前記間隔変更装置が、前記被処理基材を坩堝に対して移動させる移動機構を備える構成を採用できる。
【００１８】
かかる構成によれば、移動機構によって被処理基材を移動させることにより、蒸着開始前には、坩堝と被処理基材との間隔を十分に大きく確保しておき、蒸着時に坩堝と被処理基材とを近接させることで、所望の成膜レートでの蒸着を行うことができるようになる。
【００１９】
また、本発明に係る蒸着装置は  前記坩堝は、前記蒸着源を収容する収容部と、前記蒸着源から放出される気化材料を被処理基材に向けて案内する第１の案内通路と、該第１の案内通路を区画するための壁部と、該第１の案内通路の中途部から分岐するとともに該壁部を貫通して外部に連通する第２の案内通路と、を備え、前記蒸着源からの気化材料が前記被処理基材に付着して形成される膜の厚さを測定するために、前記第２の案内通路の出口に対応して設けられるセンサをさらに備えることが望ましい。
【００２０】
かかる構成によれば、真空室内において、第２の案内通路の出口に対応する位置にセンサを配置することで、第２の案内通路から坩堝外に放出される気化材料をセンサに付着させ被処理基材に対する成膜レートを検出することが可能になる。
【００２１】
また、本発明は、上記いずれかの蒸着装置を使用して被処理基材に蒸着源からの気化材料を蒸着する蒸着方法であって、蒸着開始前に、前記間隔変更装置によって被処理基材と坩堝との離間間隔を所定の第１離間間隔に離間して維持することと、蒸着開始時に、前記間隔変更装置によって被処理基材と坩堝との間隔を第１離間間隔よりも小さな第２離間間隔に変更することと、第２離間間隔を維持するとともに、被処理基材を搬送しながら蒸着源からの気化材料を被処理基材に蒸着すること、とを備えることを特徴とする。
【００２２】
かかる構成によれば、間隔変更装置によって坩堝と被処理基材との間隔を変更できることから、蒸着開始前には、坩堝と被処理基材との間隔を十分に大きな第１離間間隔を確保しておき、蒸着時に坩堝と被処理基材とを第２離間間隔として近接させることで、所望の成膜レートでの蒸着を行うことができるようになる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、近接蒸着による蒸着において、蒸着開始前に坩堝と被処理基材が近接することなく、蒸着開始時に坩堝を被処理基材に近接させることで、所望の蒸着を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態を示す蒸着装置の部分断面図である。
【図２】図２は、蒸着装置における間隔変更装置の一例を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施形態における蒸着装置の間隔変更装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態について、図１、図２を参照して説明する。本実施形態における蒸着装置１は、いわゆる近接蒸着によって有機ＥＬ素子その他の素子を製造するために使用される。この蒸着装置１は、ロールtoロールによる連続蒸着を可能にするものであり、フィルム状で帯状に構成される被処理基材２を所定の方向に搬送するとともに、蒸着源３から気化させた気化材料をこの被処理基材２に蒸着することにより、所定厚さの薄膜を形成する。
【００２６】
より具体的には、この蒸着装置１は、真空室４と、真空室４に接続される真空ポンプ（図示せず）と、被処理基材２を真空室４に向かって送り出す送出ローラ（図示せず）と、蒸着源３と、真空室４内に収納される坩堝５と、坩堝５の近傍位置に設けられるとともに被処理基材２に形成される薄膜の厚さを測定するためのセンサ６と、坩堝５を加熱するヒータ（図示せず）と、被処理基材２と坩堝５との間隔を変更する間隔変更装置７と、真空室４内で蒸着された被処理基材２を巻き取る巻取ローラ（図示せず）と、を備える。
【００２７】
坩堝５は、図１に示すように、蒸着源３を収容する収容部１１と、蒸着源３から放出される気化材料を被処理基材２に案内する第１の案内通路１２と、第１の案内通路１２の一端部に設けられるとともに、この第１の案内通路１２を通過する気化材料を、被処理基材２に向けて放出する放出口１３と、第１の案内通路１２の中途部から分岐して坩堝５の外部に連通する第２の案内通路１４と、を有する。
【００２８】
収容部１１は、蒸着源３を収容すべく、底壁部１６と、この低壁部１６に対して垂直に設けられる側壁部１７とを有する。収容部１１には、これらの壁部１６，１７によって囲繞されることによって、気化材料の収容空間が形成される。収容部１１は、その外側からヒータによって加熱されることで、蒸着源３にその熱を伝えるように構成される。
【００２９】
第１の案内通路１２は、収容部１１を覆うように設けられる壁部によって形成される。この壁部は、収容部１１の側壁部１７の一部と一体的かつ連続的に繋がって形成される第１壁部２１と、第１壁部２１に対して略直交するように拡がる第２壁部２２と、第２壁部２２に対して略直交するとともに、第１壁部２１に対して略平行に設けられる第３壁部２３とを有する。なお、第１壁部２１と第３壁部２３とは、同様な構成の第４壁部２４（図２参照）及び第５壁部２５（図３参照）によって連結されている。第１の案内通路１２は、上記の第１壁部２１〜第５壁部２５に区画されて覆われた空間に形成される。
【００３０】
上記の構成により、第１の案内通路１２は、蒸着源３から放出される気化材料を、第１壁部２１を介して上方に案内するとともに、第２壁部２２を介して横方向に案内する。さらに、第１の案内通路１２は、第３壁部２３を介して気化材料を下方に案内するとともに、放出口１３を介して気化材料を被処理基材２に向かって放出させる。放出口１３から放出された気化材料は、被処理基材２に付着して、その表面に、これによる膜が形成される。
【００３１】
第２の案内通路１４は、第２壁部２２の中途部に設けられている。より具体的には、第２の案内通路１４は、第２壁部２２を貫通して外部と連通する孔（オリフィス）によって構成される。第２の案内通路１４は、第２壁部２２の内面側における孔の開口部が気化材料の入口３２となり、第２壁部２２の外面側における孔の開口部が気化材料の出口３３となっている。この孔の直径又は幅は、入口３２から出口３３まで一定となっている。また、この孔の直径又は幅は、第１の案内通路１２の大きさよりも小さくされることが望ましい。
【００３２】
本実施形態において、センサ６には、水晶振動子（ＱＣＭ）が使用される。このセンサ６は、真空室４内において、坩堝５に近接する位置に設けられている。より具体的には、センサ６は、坩堝５の第２壁部２２に形成される第２の案内通路１４の上方に配置される。さらに、センサ６は、その検出面６ａが、第２の案内通路１４の出口３３と対向するように配置されている。このように、第２の案内通路１４の近傍位置にセンサ６が配置されていることにより、第２の案内通路１４から坩堝５外に放出される気化材料をセンサ６に付着させ、被処理基材２に対する成膜レートを検出することが可能になる。
【００３３】
間隔変更装置７は、坩堝５を被処理基材２に対して移動させることによって、坩堝５と被処理基材２との間隔を変更できる。この間隔変更装置７は、図２に示すように、坩堝５を支持する支持部材３５と、支持部材３５に連結されるとともに、この支持部材３５を介して坩堝５を移動させる移動機構３６と、移動機構３６を支持する支持台３７とを有する。
【００３４】
支持部材３５は、坩堝５に連結される第１支持部材３５ａと、この第１支持部材３５ａと移動機構３６との間に設けられる第２支持部材３５ｂとを有する。
【００３５】
第１支持部材３５ａとしては、所定長さを有する長尺状の棒材が使用される。第１支持部材３５ａは、その一端部が坩堝５に連結され、その他端部が第２支持部材３５ｂに連結されている。この第１支持部材３５ａは、両端部にねじ部（図示せず）を有する。
【００３６】
第２支持部材３５ｂとしては、所定の面積及び厚さを有する板部材が使用される。この第２支持部材３５ｂは、移動機構３６を第２支持部材３５ｂに連結するための連結孔（以下「第１連結孔」という）３８と、第１支持部材３５ａを連結するための連結孔（以下「第２連結孔」という）３９とを有する。この第２支持部材３５ｂの一方の面（裏面）には、センサ６が固定されている。
【００３７】
第１連結孔３８及び第２連結孔３９は、第１支持部材３５ａの厚さ方向に貫通して形成されている。第１連結孔３８及び第２連結孔は、ねじ孔として形成されている。
【００３８】
第２連結孔３９は、第１連結孔３８から所定の間隔をおいて、第２支持部材３５ｂの所定の２箇所の位置に形成されている。第２連結孔３９には、第１支持部材３５ａの端部に形成されるねじ部が螺合されている。
【００３９】
移動機構３６は、第２支持部材３５ｂに連結されるねじ部材４１と、このねじ部材４１を回転駆動する駆動モータ４２とを有する。
【００４０】
ねじ部材４１は、その中途部が第２支持部材３５ｂの第２連結孔３９に螺合されている。また、ねじ部材４１は、一端部に抜け止め部４３を有する。ねじ部材４１の他端部は、駆動モータ４２に連結されている。
【００４１】
駆動モータ４２は、本体部４６と、本体部４６から突出する駆動軸４７とを有する。本体部４６は、支持台３７に支持されている。駆動軸４７は、連結部材４８を介してねじ部材４１の端部に連結されている。
【００４２】
支持台３７は、真空室４内に固定される第１支持部４９と、駆動モータ４２を支持する第２支持部５０とを有する。第１支持部４９は、長尺状の板状に構成される。第１支持部４９は、上下方向に沿って配置されており、その下端部が真空室４内に固定されている。
【００４３】
第２支持部５０は、板状に構成され、第１支持部４９の上端部に設けられている。この第２支持部５０は、第１支持部４９の上端部から水平方向に突出するように設けられている。第２支持部５０には、駆動モータ４２の駆動軸４７を挿通するための挿通孔（図示せず）が形成されている。第２支持部５０は、駆動モータ４２の駆動軸４７を挿通孔に挿通するとともに、その上面に駆動モータ４２が載置されることによって、この駆動モータ４２を支持している。
【００４４】
以下、蒸着装置１を使用して被処理基材２に気化材料を蒸着する蒸着方法について説明する。
【００４５】
蒸着が開始される前の段階では、坩堝５は、図１において実線で示す待機位置に配置されている。この待機位置における坩堝５と被処理基材２との間隔を、以下「第１離間間隔」（図１において符号Ｄ１で示す）という。蒸着が開始されるまでは、この第１離間間隔Ｄ１が維持される。なお、この状態において、被処理基材２の搬送は停止されている。
【００４６】
蒸着が開始される場合には、間隔変更装置７における移動機構３６の駆動モータ４２を駆動することによって、坩堝５を下方に移動させる。これによって、坩堝５は、被処理基材２に近接する位置（図１において２点鎖線で示す位置）に配置される。この近接位置における坩堝５と被処理基材２との間隔を、以下「第２離間間隔」（図１において符号Ｄ２で示す）という。この第２離間間隔Ｄ２は、当然に、第１離間間隔Ｄ１よりも小さくなる。
【００４７】
そして、被処理基材２は、送出ローラから送り出されるとともに、巻取ローラによって巻き取られることで、所定の搬送方向に搬送される。この後、蒸着が終了するまでの間、第２離間間隔Ｄ２が維持される。これによって、坩堝５の第１の案内通路１２の放出口から気化材料が放出され、搬送されている被処理基材２に順次蒸着される。
【００４８】
蒸着を終了する場合には、送出ローラ及び巻取ローラを停止させて、搬送されている被処理基材２を停止させるとともに、間隔変更装置７によって、坩堝５を上方に移動させ、再び第１離間間隔Ｄ１が確保される。以上によって、被処理基材２に対する気化材料の蒸着が終了する。
【００４９】
以上説明した本実施形態に係る蒸着装置１及び蒸着方法によれば、間隔変更装置７、特に移動機構３６によって坩堝５を被処理基材２に対して移動させることで、坩堝５と被処理基材２との間隔を変更できることから、蒸着開始前には、坩堝５と被処理基材２との間隔（第１離間間隔Ｄ１）を十分に大きく確保しておき、蒸着時には、坩堝５と被処理基材２との間隔（第２離間間隔Ｄ２）を小さくして近接させることで、所望の成膜レートでの蒸着を行うことができるようになる。
【００５０】
図３は、本発明に係る蒸着装置１、特に間隔変更装置７の他の実施形態を示す。上記の図２で例示した間隔変更装置７は、坩堝５を被処理基材２に対して移動させることで両者の間隔を変更したが、この例における間隔変更装置７は、被処理基材２を坩堝５に対して移動させることで、その間隔を変更できる。
【００５１】
図３に示す間隔変更装置７は、被処理基材２を支持するローラ５１と、このローラ５１のうちの一部を移動させることで被処理基材２を坩堝５に対して移動させる移動機構３６とを有する。
【００５２】
ローラ５１は、上下に移動可能な複数（図例では２つ）の第１ローラ５１ａと、真空室４内の所定位置に固定される複数（図例では２つ）の第２ローラ５１ｂとを有する。第１ローラ５１ａは、被処理基材２の表面に接触している。また、第２ローラ５１ｂは、被処理基材２の裏面に接触している。
【００５３】
移動機構３６は、第１ローラ５１ａを昇降させる昇降機構である。移動機構３６は、第１ローラ５１ａの軸部を上下方向に移動するように案内する案内溝５３を有する。
【００５４】
本実施形態における間隔変更装置７を用いて蒸着を行う場合、蒸着開始前において、第１ローラ５１ａは、間隔変更装置７によって下方に移動させられている。これにより、第１ローラ５１ａに接触している被処理基材２の部分は、この第１ローラ５１ａによって押し下げられる。すなわち、この被処理基材２の部分は、坩堝５から大きく離れた待機位置に設けられる。この状態における坩堝５とこの被処理基材２の部分との間隔が、本実施形態における「第１離間間隔」（Ｄ１）である。
【００５５】
蒸着を開始する場合には、間隔変更装置７の移動機構３６が駆動され、第１ローラ５１ａは、案内溝５３に沿って上方に移動させられる。このとき、所定の張力が加えられている被処理基材２は、第１ローラ５１ａの上方への移動とともに、この第１ローラ５１ａに接触したまま上方に移動する。これにより、被処理基材２は、坩堝５に対して蒸着が可能な近接位置に設けられる。このときの被処理基材２と坩堝５の間隔が本実施形態における「第２離間間隔」（Ｄ２）である。
【００５６】
被処理基材２が坩堝５に近接する位置にあるときには、第１ローラ５１ａは、この被処理基材２よりも上方に位置（図３において２点鎖線で示す）し、被処理基材２から離れた位置にある。
【００５７】
そして、第２離間間隔Ｄ２を維持したままで、被処理基材２を所定の搬送方向に搬送しながら、坩堝５から放出される気化材料が、この被処理基材２に蒸着される。
【００５８】
以上のような本実施形態に係る蒸着装置１及び蒸着方法によれば、間隔変更装置７、特に移動機構３６によって被処理基材２を坩堝５に対して移動させることで、坩堝５と被処理基材２との間隔を変更できることから、蒸着開始前には、坩堝５と被処理基材２との間隔（第１離間間隔Ｄ１）を十分に大きく確保しておき、蒸着時に坩堝５と被処理基材２との間隔（第２離間間隔Ｄ２）を小さくして近接させることで、所望の成膜レートでの蒸着を行うことができるようになる。
【００５９】
なお、本発明は上記の実施形態に限らず、種々の変形・変更が可能である。
【００６０】
例えば、上記の実施形態では、間隔変更装置７によって、坩堝５又は被処理基材２を移動させることによって、坩堝５と被処理基材２との間隔を変更させる例を示したが、これに限定されない。例えば、図２に例示した間隔変更装置７と図３に例示した間隔変更装置７とを併用して、坩堝５と被処理基材２との間隔を変更するようにしてもよい。
【００６１】
上記の実施形態では、坩堝５又は被処理基材２を上下方向に移動させることにより、両者の間隔を変更する例を示したが、これに限定されない。例えば、坩堝５又は被処理基材２を横方向（水平方向）に移動させることにより、両者の間隔を変更するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１…蒸着装置、２…被処理基材、３…蒸着源、４…真空室、５…坩堝、６…センサ、６ａ…検出面、７…間隔変更装置、１１…収容部、１２…第１の案内通路、１３…放出口、１４…第２の案内通路、１６…底壁部、１７…側壁部、２１…第１壁部、２２…第２壁部、２３…第３壁部、３２…入口、３３…出口、３５…支持部材、３５ａ…第１支持部材、３５ｂ…第２支持部材、３６…移動機構、３７…支持台、３８…第１連結孔、３９…第２連結孔、４１…ねじ部材、４２…駆動モータ、４３…抜け止め部、４６…本体部、４７…駆動軸、４９…第１支持部、５０…第２支持部、５１…ローラ、５１ａ…第１ローラ、５１ｂ…第２ローラ、５３…案内溝
【図１】
2013209702.tif 000003
【図２】
2013209702.tif 000004
【図３】
2013209702.tif 000005