(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容部と、前記収容部を加熱するヒータと、前記収容部の上方に配置される上カバーとを備え、
前記収容部は、前記収容部の上部に形成された凹部と、前記凹部の底部に設けられ蒸発材料を収容する複数の収容穴とを有し、
前記上カバーは、アスペクト比が１．０〜５．０になるように構成された複数の蒸発孔を有する、
ことを特徴とする蒸発源。
【請求項２】
前記収容穴の直径が、８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の蒸発源。
【請求項３】
前記蒸発孔のアスペクト比が、１．０〜３．０であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記載の蒸発源。
【請求項４】
前記蒸発孔が、ホール形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の蒸発源。
【請求項５】
前記蒸発孔が、スリット形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の蒸発源。
【請求項６】
前記ヒータが、前記上カバーを加熱することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の蒸発源。
【請求項７】
前記収容部がグラファイトからなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の蒸発源。
【請求項８】
前記収容部の表面に当該蒸発材料の含浸を防止するための含浸防止膜が形成されていることを特徴とする請求項７記載の蒸発源。
【請求項９】
真空槽内に、請求項１乃至８のいずれか１項記載の蒸発源が設けられていることを特徴とする薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、有機ＥＬ素子の発光層に用いられる有機薄膜を蒸着によって形成するための薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フルカラーフラットパネルディスプレイ用の素子として、有機ＥＬ素子が注目されている。有機ＥＬ素子は、蛍光性有機化合物を電気的に励起して発光させる自発光型素子で、高輝度、高視野角、面発光、薄型で多色発光が可能であり、しかも数Ｖという低電圧の直流印加で発光する全固体素子で、かつ低温においてもその特性の変化が少ないという特徴を有している。
【０００３】
図７は、従来の有機ＥＬ素子を作成するための薄膜形成装置の概略構成図である。
図７に示すように、この薄膜形成装置１０１にあっては、真空槽１０２の下部に蒸発源１０３が配設されるとともに、この蒸発源１０３の上方に成膜対象物である基板１０４が配置されている。そして、蒸発源１０３から蒸発される有機材料の蒸気を、マスク１０５を介して基板１０４に蒸着させることによって所定パターンの有機薄膜を形成するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、有機ＥＬ素子の大型化に伴い、膜厚の均一化が大きな課題となっている。
例えば、１枚の基板から複数の有機ＥＬ素子を作成するような場合には、各画素領域に対して斜め方向から入射する蒸発材料の成分が存在するため、画素の縁部の膜厚が薄くなってしまい画素内の充填率が悪くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、膜厚を均一化して画素内の充填率を向上させる蒸発源及びこれを用いた薄膜形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、収容部と、前記収容部を加熱するヒータと、前記収容部の上方に配置される上カバーとを備え、前記収容部は、前記収容部の上部に形成された凹部と、前記凹部の底部に設けられ蒸発材料を収容する複数の収容穴とを有し、前記上カバーは、アスペクト比が１．０〜５．０になるように構成された複数の蒸発孔を有する、ことを特徴とする蒸発源である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記収容穴の直径が、８ｍｍ以下であることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２のいずれか１項記載の発明において、前記蒸発孔のアスペクト比が、１．０〜３．０であることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の発明において、前記蒸発孔が、ホール形状であることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の発明において、前記蒸発孔が、スリット形状であることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の発明において、前記ヒータが、前記上カバーを加熱することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の蒸発源。
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項記載の発明において、前記収容部がグラファイトからなることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記収容部の表面に当該蒸発材料の含浸を防止するための含浸防止膜が形成されていることを特徴とする。
請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項記載の発明において、真空槽内に、請求項１乃至８のいずれか１項記載の蒸発源が設けられていることを特徴とする薄膜形成装置である。
【０００７】
このような構成を有する本発明においては、蒸発孔のアスペクト比が１以上になるように構成することによって、指向性の強い蒸発特性となるため、画素内における膜厚の均一化を図ることができ、これにより画素内への蒸発材料の充填率を向上させることが可能になる。
【０００８】
また、本発明においては、ヒータによって上カバーを加熱し収容部を介して蒸発材料を間接的に加熱することによって、例えば、輻射加熱による場合に比べて蒸発速度の制御性を向上させることが可能になる。
【０００９】
この場合、ヒータを、独立して制御可能な複数の発熱体から構成すれば、蒸発容器内の蒸発材料を均一に消費させることが可能になる。
【００１０】
また、所定の径の穴形状に形成されたるつぼ型の収容部を設けることにより、蒸発材料への均一な熱伝導が可能になるため、蒸発材料を均一に消費することが可能になる。
【００１１】
さらに、グラファイトからなる収容部の表面に当該蒸発材料の含浸を防止するための含浸防止膜を形成すれば、収容部（るつぼ）の洗浄が不要になるとともに、グラファイトによる収容部の汚染の防止を図ることができ、また、蒸発材料を有効に利用することが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸発源及びこれを用いた薄膜形成装置の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る蒸発源を用いた薄膜形成装置の一実施の形態を示す概略構成図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施の形態の薄膜形成装置１は、図示しない真空排気系に接続された真空槽２を有し、この真空槽２内の下方に、後述する蒸発源３が配設されている。
【００１４】
真空槽２内の上部には、成膜対象物である基板５が基板ホルダー４に固定された状態で配置される。なお、基板５の下方近傍にはマスク６が設けられている。
【００１５】
本実施の形態の場合は、図示しない移動機構によって基板５が真空槽２内を水平方向に移動するように構成されている。
【００１６】
図２（ａ）は、本実施の形態の蒸発源の外観構成を示す平面図、図２（ｂ）は、同蒸発源の容器本体の平面図、図２（ｃ）は、同蒸発源の側面図である。
また、図３（ａ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の部分Ｐの拡大図である。
【００１７】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施の形態の蒸発源３は、所定の蒸発材料を収容するための長尺の容器本体３０を有している。
【００１８】
この容器本体３０は、ほぼ長方体形状の上カバー３１と、板形状の下カバー３２とから構成される。これら上カバー３１及び下カバー３２は、それぞれ熱伝導性の良い材料であるグラファイト等からなるもので、この容器本体３０の内部には、長尺のるつぼ型の収容部３３が配置されるようになっている。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、上カバー３１の上面３１ａの中央部には、多数の蒸発孔３４が上カバー３１の長手方向に沿って設けられている。
【００２０】
本実施の形態の蒸発孔３４は、所定の大きさの真円形状に形成されている。
図３に示すように、本実施の形態の蒸発孔３４は、その直径ｄに対する深さ（アスペクト比）Ｌの値が、１以上になるように構成されている。
【００２１】
この場合、蒸発孔３４のアスペクト比の好ましい範囲は、１．０〜５．０であり、より好ましくは、１．５  〜３．０である。
【００２２】
蒸発孔３４のアスペクト比が１．０以下であると、  画素内における膜厚分布が不均一になるという不都合があり、５．０より大きいと、蒸着速度が遅くなり生産効率が下がるという不都合がある。
【００２３】
図４は、本実施の形態の蒸発源の収容部の構成を示す断面図である。
図４に示すように、本実施の形態の収容部３３には、その上部に凹部３３ａが形成され、この凹部３３ａの底部に、蒸発材料７を収容するための多数の収容穴３３ｂが設けられている。
【００２４】
ここで、図２（ｂ）及び図４に示すように、収容部３３の収容穴３３ｂは、真円形のホール状に形成されている。
【００２５】
本発明の場合、収容穴３３ｂの直径は特に限定されるものでははいが、蒸発材料に対する均一な熱伝導を確保する観点からは、８ｍｍ以下となるように設定することが好ましい。
【００２６】
本実施の形態の収容部３３は、グラファイトを用いて作成される。そして、収容部３３の凹部３３ａ及び収容穴３３ｂの表面には、ＢＮ（Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）又はＧＣ（ガラス状カーボンコーティング）による含浸防止膜３５が形成されている。
【００２７】
ここで、含浸防止膜３５の厚さは特に限定されることはないが、  蒸発材料の含浸を確実にする観点からは、２０〜１００μｍとすることが好ましい。
【００２８】
また、含浸防止膜３５の形成方法は特に限定されることはないが、均一な膜を形成する観点からは、ＣＶＤ法や浸漬法によって形成することが好ましい。
【００２９】
図２（ｃ）及び図３（ａ）に示すように、容器本体３０の上カバー３１の両側壁３１ｂには、蒸発材料７を加熱するためのヒータ８が設けられている。
【００３０】
これにより、ヒータ８の熱は、上カバー３１の側壁３１ｂ及び収容部３３を介して間接的に蒸発材料７に伝達されるようになっている。
【００３１】
本実施の形態のヒータ８は、複数（本実施の形態の場合は三つ）の発熱体８１、８２からなり、それぞれ図示しないヒータ電源に接続され、独立して制御されるようになっている。
【００３２】
この場合、容器本体３０の中央部には大きめの第１の発熱体８１が設けられ、さらに容器本体３０の両端部には、第１の発熱体８１より小さな第２の発熱体８２ａ、８２ｂがそれぞれ設けられている。
【００３３】
以上述べたように本実施の形態によれば、蒸発容器３０に設けた蒸発孔３４のアスペクト比が１以上になるようにしたことから、指向性の強い蒸発特性となるため、画素内における膜厚の均一化を図ることができ、これにより画素内への蒸発材料７の充填率を向上させることができる。
【００３４】
また、本実施の形態によれば、容器本体３０の上カバー３１の両側壁３１ｂにヒータ８を設け、上カバー３１の側壁３１ｂ及び収容部３３を介して蒸発材料７を間接的に加熱するようにしたことから、輻射加熱による場合に比べて蒸発速度の制御性を向上させることができる。
【００３５】
さらに、本実施の形態においては、ヒータ８が、独立して制御可能な複数の発熱体８１、８２ａ、８２ｂから構成されているので、蒸発容器３０内の蒸発材料７を均一に消費させることが可能になる。
【００３６】
さらにまた、グラファイトからなる収容穴３３ｂの表面に当該蒸発材料７の含浸を防止するための含浸防止膜３５が形成されているので、収容部（るつぼ）の洗浄が不要になるとともに、グラファイトによる収容部の汚染の防止を図ることができ、また、蒸発材料を有効に利用することが可能になる。
【００３７】
図５は、本発明に係る蒸発源の他の実施の形態の要部を示す平面図、図６は、図５の部分Ｑの拡大図である。
以下、上記実施の形態と対応する部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００３８】
図５に示すように、本実施の形態の蒸発源３Ａにおいては、上カバー３１の上面３１ａの中央部に、スリット形状の蒸発孔３４Ａが、上カバー３１の長手方向に沿って多数設けられている。
【００３９】
この場合、各蒸発孔３４Ａは、上カバー３１の長手方向に延びる短辺（長さｄ1）と幅方向に延びる長辺（長さｄ2）とを有している。
【００４０】
そして、本実施の形態の場合は、蒸発孔の短辺の長さＤ1に対する深さＬの値（アスペクト比）が、１以上になるように構成されている。
【００４１】
この場合、蒸発孔３４のアスペクト比の好ましい範囲は、１．０〜５．０であり、より好ましくは、１．５  〜３．０である。
【００４２】
蒸発孔３４のアスペクト比が１．０以下であると、  画素内における膜厚分布が不均一になるという不都合があり、５．０より大きいと、蒸着速度が遅くなり生産効率が下がるという不都合がある。
【００４３】
このような構成を有する本実施の形態によれば、上記実施の形態と同様に、画素内における膜厚の均一化を図ることができ、これにより画素内への蒸発材料７の充填率を向上させることができる。その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
【００４４】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、蒸発孔の大きさ及びピッチ等は、成膜条件や装置構成に応じて適宜変更することができる。
【００４５】
また、上記実施の形態においては、蒸発孔をホール状又はスリット状に形成するようにしたが、本発明はこれに限られず、例えば、楕円形状、長円形状、多角形状、十文字形状等に形成することも可能である。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例とともに詳細に説明する。
【００４７】
＜実施例１＞
図２（ａ）に示すホール状の蒸発孔を有する蒸発源を用い、蒸発源の温度を２７５℃に制御し、圧力５×１０-5Ｐａ、時間１００秒の条件下で、代表的な蒸発材料であるＡｌｑ３を蒸着した。
【００４８】
本実施例の場合は、アスペクト比を２．５に設定し、大きさ２５０ｍｍ×２５０ｍｍ、膜厚５０ｎｍの画素端部から２０μｍ及び３０μｍ離れた部位の充填率を測定した。その結果を表１に示す。
【００４９】
＜実施例２＞
蒸発孔のアスペクト比を１に設定した以外は実施例１と同様の条件で蒸着を行い、上記画素端部から２０μｍ及び３０μｍ離れた部位の充填率を測定した。その結果を表１に示す。
【００５０】
＜実施例３＞
図５に示すスリット状の蒸発孔（アスペクト比＝２．５）を有する蒸発源を用いた以外は実施例１と同一の条件で蒸着を行い、上記画素端部から２０μｍ及び３０μｍ離れた部位の充填率を測定した。その結果を表１に示す。
【００５１】
＜比較例＞
図５に示すスリット状の蒸発孔（アスペクト比＝０．５）を有する蒸発源を用いた以外は実施例１と同一の条件で蒸着を行い、上記画素端部から２０μｍ及び３０μｍ離れた部位の充填率を測定した。その結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
0004153713.tif 000002
【００５３】
本明細書において、充填率とは、最大膜厚を１００％とした場合における画素端部から２０μｍ及び３０μｍ離れた部位の膜厚の比率をいう。
なお、膜厚測定装置としては、日本ビーコ社製ＤＥＫＴＡＫを用いた。
【００５４】
表１から明らかなように、本発明によれば、画素端部から２０μｍ及び３０μｍ離れた部位の充填率が向上していることが理解される。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、画素内における膜厚を均一にして画素内への蒸発材料の充填率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸発源を用いた薄膜形成装置の一実施の形態を示す概略構成図
【図２】（ａ）：本実施の形態の蒸発源の外観構成を示す平面図
（ｂ）：同蒸発源の容器本体の平面図
（ｃ）：同蒸発源の側面図
【図３】（ａ）：図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図
（ｂ）：図３（ａ）の部分Ｐの拡大図
【図４】同実施の形態の蒸発源の収容部の構成を示す断面図
【図５】本発明に係る蒸発源の他の実施の形態の要部を示す平面図
【図６】図５の部分Ｑの拡大図
【図７】従来の有機ＥＬ素子を作成するための薄膜形成装置の概略構成図
【符号の説明】
１…薄膜形成装置  ２…真空槽  ３…蒸発源  ５…基板  ７…蒸発材料  ８…ヒータ  ３０…容器本体  ３３…収容部  ３４…蒸発孔  ３５…含浸防止膜  ８１…第１の発熱体  ８２…第２の発熱体
【図１】
0004153713.tif 000003
【図２】
0004153713.tif 000004
【図３】
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【図４】
0004153713.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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