(57)【要約】【課題】材料容器の中心付近に対して周縁付近を高く加熱することができ、しかも、材料容器に収納した蒸着材料の中心付近と周縁付近との温度差を容易に制御し得て、蒸着材料の気化量変化の応答性を高くすることができる蒸着材料加熱装置とすることができ、よって、基板に付着する被膜の膜厚の均一化に貢献することができる蒸着装置及び蒸着方法とし得て、均一な膜厚の被膜を有する基板を提供する。【解決手段】本発明は、蒸着材料１３を収納した材料容器１４と、材料容器１４の底面側に配置されて蒸着材料１３を加熱する加熱部１５と、加熱部１５による蒸着材料１３の加熱温度を材料容器１４の中心から外周に向かう加熱領域に応じて制御する温度制御部と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着材料を収納した材料容器と、
該材料容器の底面側に配置されて前記蒸着材料を加熱する加熱部と、
該加熱部による前記蒸着材料の加熱温度を前記材料容器の中心から外周に向かう加熱領域に応じて制御する温度制御部と、
を備えていることを特徴とする蒸着材料加熱装置。
【請求項２】
前記加熱部は、複数の加熱体を備え、その複数の加熱体の配置密度を前記加熱領域に応じて変えていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着材料加熱装置。
【請求項３】
前記加熱部は、複数の加熱体を備え、その複数の加熱体によって前記加熱領域を分割するとともに分割した前記加熱領域に応じて独立して温度設定可能としていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着材料加熱装置。
【請求項４】
前記加熱部は、前記材料容器の中心を取り巻くように円形又は矩形に連続する複数の加熱体を備え、その複数の加熱体によって前記材料容器の中心から外周に向かう円形又は矩形の加熱領域と非加熱領域とを交互に形成していることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の蒸着材料加熱装置。
【請求項５】
前記加熱部は、複数の加熱体を備え、
前記温度制御部は前記蒸着材料の加熱温度が内周側から外周側に至るほど高くなるように前記複数の加熱体に電流を印加することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の蒸着材料加熱装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の蒸着材料加熱装置と、
前記材料容器を内部に配置したチャンバと、
該チャンバの内部で前記材料容器の上方に配置された基板と、
前記基板に蒸着される皮膜の膜厚を監視してその膜厚情報を前記温度制御部に出力する膜厚監視部と、
を備えていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項７】
請求項６に記載の蒸着装置を備え、
前記チャンバを真空とする減圧ステップと、
前記加熱部によって前記材料容器に収納した前記蒸着材料を気化させて前記基板の表面に被膜を形成する被膜形成ステップと、
前記膜厚監視部で監視した前記基板の膜厚情報に基づいて前記温度制御部により前記蒸着材料の加熱温度が内周側から外周側に至るほど高くなるように前記加熱部を制御する温度制御ステップと、
を備えていることを特徴とする蒸着方法。
【請求項８】
請求項６に記載の蒸着装置を用い、請求項７に記載の蒸着方法により表面に被膜が形成されていることを特徴とする基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着材料を収納すると共に蒸着材料を加熱して気化させる蒸着材料加熱装置、その蒸着材料加熱装置を備えて基板に被膜を蒸着する蒸着装置、その蒸着装置を用いて基板に被膜を蒸着する蒸着方法、その蒸着装置を用いて被膜を蒸着した基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基板に昇華性材料または有機材料からなる蒸着材料を蒸着して被膜を形成する蒸着装置が周知である。
【０００３】
蒸着装置は、チャンバ内に蒸着材料と基板とを対向させて配置し、チャンバ内を減圧した状態で、蒸着材料を適宜ＯＮ−ＯＦＦ加熱によって蒸発させ、この蒸発させた蒸着材料を基板の表面に堆積させて被膜を形成するものである。
【０００４】
この際、加熱源から基板を離しても、加熱源からの輻射熱を遮断することはできないうえ、蒸着材料は常に過熱していることとなってしまい、基板の中心付近に付着した被膜の膜厚は周縁付近に付着する被膜の膜厚に比べて厚くなる。
【０００５】
したがって、均一な膜厚を有する基板とならず、安定した製品とは言い難いという問題が生じていた。
【０００６】
そこで、材料容器の周囲から蒸着材料を加熱すると共に材料容器の底面下方に環状の制御コイルを隣接して複数配置し、その制御コイルへの通電を選択的にＯＦＦして交番磁界を弱めることで蒸着材料の気化を部分的に減らす技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、材料容器の底面に幅方向中心側から端部側に至るほど段階的に細く（又はその逆）した直線状の水管を複数隣接して配置し、材料容器の中央部分を外側部分よりも強く冷却する技術が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−００２２８４公報
【特許文献２】特開平０７−０７０７３９号公報
【特許文献３】特開平０７−１７２９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した蒸着材料の冷却技術は、何れも矩形の材料容器に収納された蒸着材料を帯状フィルムの表面、即ち、蒸着面が実質的に矩形な物に対する蒸着材料の温度管理であった。しかも、ロール状の一部を蒸着面としていることから、皮膜形成時点での蒸着面は平坦な矩形ではなく、実際には反り返っていて材料容器からの距離は一定ではない。
【００１０】
したがって、帯状フィルム等の走査方向（搬送方向）に沿うように材料容器に対して直線状に温度管理する制御コイルや水管では、膜厚の均一化は困難であるという問題が生じていた。
【００１１】
即ち、昇華性材料又は有機材料を入れる材料容器は、チャンバの内部にて真空環境下で気化させることから、材料容器から気化した蒸着材料は、基板の中心付近の膜厚の方が周縁部に対して周回状に厚く、不均一な膜厚を生じていた。
【００１２】
また、上述した蒸着材料の冷却技術は、何れも、加熱を材料容器の底面側から冷却方向に制御することから、蒸着材料の湯面で発生する気化量が実際に低減又は増加するまでの時間的なタイミング制御が難しく、膜厚にムラが発生し易いという問題も生じていた。
【００１３】
そこで、本発明は、材料容器の中心付近に対して周縁付近を高く加熱することができ、しかも、材料容器に収納した蒸着材料の中心付近と周縁付近との温度差を容易に制御し得て、蒸着材料の気化量変化の応答性を高くすることができる蒸着材料加熱装置とすることができ、よって、基板に付着する被膜の膜厚の均一化に貢献することができる蒸着装置及び蒸着方法とし得て、均一な膜厚の被膜を有する基板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】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の蒸着材料加熱装置は、蒸着材料を収納した材料容器と、該材料容器の底面側に配置されて前記蒸着材料を加熱する加熱部と、該加熱部による前記蒸着材料の加熱温度を前記材料容器の中心から外周に向かう加熱領域に応じて制御する温度制御部と、を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の蒸着材料加熱装置は、材料容器の中心付近に対して周縁付近を高く加熱することができ、しかも、材料容器に収納した蒸着材料の中心付近と周縁付近との温度差を容易に制御し得て、蒸着材料の気化量変化の応答性を高くすることができる。
【００１６】
また、本発明の蒸着装置及び蒸着方法は、基板に付着する被膜の膜厚の均一化に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（Ａ）は本発明の一実施形態に係る蒸着材料加熱装置を搭載した蒸着装置の説明図、（Ｂ）は本発明の一実施形態に係る加熱部の平面図、（Ｃ）は本発明の一実施形態に係る他の加熱部の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る加熱部と温度制御部との関係を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る他の加熱部の平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る加熱部の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る他の加熱部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の一実施形態に係る蒸着材料加熱装置、蒸着装置、蒸着方法、基板について、図面を参照して説明する。尚、以下に示す実施例は本発明の蒸着材料加熱装置、蒸着装置、蒸着方法、基板における好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。また、以下に示す実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下に示す実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００１９】
図１（Ａ）は本発明の一実施形態に係る蒸着材料加熱装置を搭載した蒸着装置の説明図、図１（Ｂ）は本発明の一実施形態に係る加熱部の平面図、図１（Ｃ）は本発明の一実施形態に係る他の加熱部の平面図、図２は本発明の一実施形態に係る加熱部と温度制御部との関係を示す説明図、図３は本発明の一実施形態に係る他の加熱部の平面図、図４は本発明の一実施形態に係る加熱部の断面図、図５は本発明の一実施形態に係る他の加熱部の断面図である。
【００２０】
図１に示すように、蒸発装置１０は、内部が図示しない真空装置によって減圧されて所定圧力の真空状態とされるチャンバ１１と、チャンバ１１の内部上方に配置された基板保持部１２と、チャンバ１１の内部下方に配置されて被膜の原料（例えば、昇華性材料又は有機材料）である蒸着材料１３を収納した材料容器１４と、材料容器１４に収納した蒸着材料１３を加熱して気化させる加熱部１５と、基板保持部１２に隣接するようにチャンバ１１の内部に配置された温度監視部としての膜厚計１６と、を備えている。
【００２１】
基板保持部１２は、チャンバ１１の外壁１１ａにブラケット１７を介して設けられた取付板１８と、取付板１８に設けられて基板１９を保持するホルダ２０と、を備えている。
【００２２】
材料容器１４は、収納した蒸着材料１３の湯面よりも上方に、矢印で示す気化した蒸着材料１３を部分的に通過させる制御板２１が配置されている。
【００２３】
加熱部１５は、例えば、図１（Ｂ）に示すように、材料容器１４の中心を取り巻くように略真円状、又は図１（Ｃ）に示すように、材料容器１４の中心を取り巻くように矩形、とされた複数の加熱体２２を備えている。
【００２４】
各加熱体２２は、図２に示すように、温度制御部２３によって電流供給部から供給される電流をそれぞれ独立した制御部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄで制御することで加熱温度が制御される。本実施の形態においては、各加熱体２２は、四重の円形若しくは矩形とされ、内周側から外周側に向かう程に幅が広くなっている。この際、複数の加熱体２２は、材料容器１４の底面との対向面積が内周側よりも外周側の方が広くなるように幅設定されている。なお、各加熱体２２は、例えば、図３に示すように、内周側よりも外周側に密集状態で配置しても良い。したがって、複数の加熱体２２の隣接間隔、幅（面積）、面積等は、実際には、使用される基板１９のサイズや厚さ、蒸着材料１３の種類や被膜の膜厚等によって適宜変更可能である（アタッチメント交換等）。
【００２５】
また、加熱部１５は、材料容器１４の中心を取り巻くように円形又は矩形に連続する複数の加熱体２２により、その複数の加熱体２２によって材料容器１４の中心から外周に向かう円形又は矩形の加熱領域を形成している。なお、隣接する加熱体２２の間は加熱体２２の存在しない非加熱領域が加熱領域と交互に配置されるが、その非加熱領域に熱伝導率の低い金属体や加熱体２２から電気的に絶縁する絶縁体等を配置しても良い。
【００２６】
さらに、加熱部１５は、加熱体２２によって蒸着材料１３を直接加熱しても良いし、例えば、図４に示すように、底板２４と中間板２５との間に加熱板２６を配置すると共に、中間板２５の上層に円形又は矩形の複数の熱伝導体２７を配置したうえで受板２８を配置した間接加熱としても良い。
【００２７】
この際、図５に示すように、熱伝導体２７の間に熱伝導体２７よりも熱伝導率の低い金属体２９を介在しても良い。
【００２８】
膜厚計１６は、例えば、材料容器１４から気化する蒸着材料１３を基板１９の少なくとも中心を含む直径、若しくは基板１９と平行な平面上で濃度（分布）監視することで基板１９に付着する被膜の膜厚を推定（算出）し、その膜厚情報を温度制御部２３に出力する。なお、膜厚計１６の膜厚の監視方法は任意（例えば、赤外センサ等を用いた膜厚直接測定や反射率測定等）である。これにより、温度制御部２３では、制御部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを個々に独立して制御して各加熱体２２に印加する電流を調整する。また、膜厚計１６は、チャンバ１１の内部温度で気化量等を監視しても良い。
【００２９】
このような構成においては、材料容器１４に蒸着材料１３を収納し、チャンバ１１の内部を減圧して真空とし、加熱部１５の加熱によって蒸着材料１３を溶融・気化して基板１９の表面に被膜を形成する。
【００３０】
この際、材料容器１４の中心付近（中心側）に対して材料容器１４の周縁部（外周側）に向う程に加熱温度が高くなるように加熱体２２に印加させる電流を制御する。
【００３１】
これにより、基板１９の周縁部には、従来に比べてより多くの蒸着材料１３を付着させることができ、結果的に均一な膜厚の被膜を基板１９に形成することができる。
【００３２】
ところで、基板１９に蒸着させる被膜の蒸着材料１３としては、例えば、基板１９を有機ＥＬパネルに用いる場合の発光材料の場合には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｉｕｍ：Ａｌｑ３）や銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等を用いるなど、真空蒸着技術により被膜を形成する基板１９の種類や目的等に応じて任意である。また、基板１９の表面に下地金属薄膜（例えば、金，銀，クロムなど）を形成したうえで、被膜を形成することも可能である。さらに、チャンバ１１の内部の減圧度（真空度）、基板１９の大きさや厚さ、被膜の膜厚等の各種条件においても任意である。
【００３３】
そして、本発明の加熱体２２にあっては、このような各種条件に応じて、異なった間隔や幅の物を用いても良いし、設定加熱温度を変えることで対応することができる。また、これにより、単に加熱温度を独立して制御しただけではなし得なかったより厳密な基板１９の被膜の均一化を確保することができる。
【００３４】
このように、本発明においては、材料容器１４に収納した蒸着材料１３の加熱温度を制御していることから、蒸着材料１３を冷却する場合に比べて蒸着材料１３の気化に対する即応性が高く、基板１９に付着する被膜の膜厚にムラが発生し難く、均一化により一層貢献することができる。
【００３５】
なお、本発明における加熱部１５の加熱手段としては、抵抗加熱、高周波加熱、レーザ加熱等いずれの手段であってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０…蒸発装置
１１…チャンバ
１１ａ…外壁
１２…基板冷却装置
１３…蒸着材料
１４…材料容器
１５…加熱部
１６…膜厚計（膜厚監視部）
１７…ブラケット
１８…取付板
１９…基板
２０…ホルダ
２１…制御板
２２…加熱体
２３…温度制御部
２３ａ…制御部
２３ｂ…制御部
２３ｃ…制御部
２３ｄ…制御部
２４…底板
２５…中間板
２６…加熱板
２７…熱伝導体
２８…受板
２９…金属体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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