JP5520871B2

JP5520871B2 - 蒸着装置

Info

Publication number: JP5520871B2
Application number: JP2011079947A
Authority: JP
Inventors: 健一山本; 竜也三宅; 武司玉腰; 宏育松浦; 英明峰川; 秋夫矢▲崎▼; 敏明楠; 智彦尾方
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: KR20120111980A; TW201243072A; JP2012214835A; CN102732837A

Description

本発明は、蒸着膜を形成する装置に係り、特に蒸発材を溶融状態で蒸発させて基板上に
薄膜を形成するために有効な蒸着装置に関する。

現在、有機ＥＬ素子が活発に開発されている。有機ＥＬディスプレイ（有機ＥＬ表示装
置）は液晶やプラズマディスプレイなどに代わる次世代薄膜ディスプレイとして期待され
ている。現在でも、携帯電話などの携帯機器やカーオーディオに有機ＥＬディスプレイが
使用されている。また、有機ＥＬ照明は、すでに製品化がされているＬＥＤ照明の後を追
うように開発が進められている。特にＬＥＤ照明は、ほとんど点発光であるために小型化
には向いても発熱という制約や光の拡散に工夫が求められる。一方、有機ＥＬ照明は、面
発光、形状に制約がない、透明である等の特色を有し、今後住み分けが進むか、さらにＬ
ＥＤを超えて普及する可能性があると考えられている。

有機ＥＬ表示装置や照明装置に用いられる有機ＥＬ素子は、有機層を陰極と陽極で挟ん
だサンドイッチ状構造がガラス板やプラスチック板などの基板上に形成されたものである
。この陰極と陽極に電圧を印加することにより各々から電子と正孔が有機層に注入され、
それらが再結合して生じる励起子(エキシトン)により発光する。

この有機層は、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層を含む多層
膜構造になっている。この有機層に使用される有機材料には高分子と低分子がある。この
うち低分子材料は、蒸着装置を用いて成膜される。

一般に電極には、陰極として金属材料、陽極として透明導電材料が用いられる。陰極は
電子を有機層に注入するために仕事関数が小さい方が有利であり、陽極は正孔注入層や正
孔輸送層などの有機層に正孔を注入するために仕事関数が大きいことが必要であるからで
ある。具体的には、陽極にはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）な
どが用いられる。陰極には、ＭｇＡｇ（比率が９：１）合金、Ａｌなどが用いられる。こ
れらの陰極材料は蒸着装置を用いて成膜される場合が多い。

従来の蒸着装置に用いられる蒸発源の例を、「特許文献１」の図を簡略化した図１８を
用いて説明する。坩堝本体１とノズル（構造物）２からなる坩堝の中に蒸発材５が収容さ
れており、この坩堝をヒータ３により加熱し、リフレクタ４により逃げる熱を坩堝、ヒー
タ３へ戻して熱効率を上げて蒸発材５を加熱する。加熱された蒸発材５は昇華あるいは気
化により蒸発して、ノズル（構造物）２の開口部９から噴出し図示しない基板上に蒸発材
５が蒸着される。

特に蒸発材５がＡｌの場合、Ａｌは融点以下で蒸気圧が低いため温度を融点（６６０℃
）以上に設定して溶融状態で蒸着する。この場合に、溶融したＡｌが坩堝の内壁面に沿っ
て上昇し、坩堝からあふれ出る、いわゆる這い上がり現象が発生することが知られている
。溶融したＡｌは図１７の坩堝（本体）１の内壁を這い上がり、温度等の条件によっては
ノズル２の開口部９からノズル(構造物)２上面を這い上がり、ヒータ３の配置されている
坩堝（本体）１とノズル２とリフレクタ４で囲まれたヒータ室１０に回り込む場合がある
。ノズル２上面にまでは這い上がらない場合でも、溶融Ａｌは坩堝（本体）１とノズル２
の隙間を這い上がったり、坩堝（本体）１とノズル２の隙間からＡｌ蒸気としてヒータ室
１０に回り込む場合が多い。Ａｌがヒータ室１０に入り込むと、ヒータ３、リフレクタ４
に付着反応して、ヒータ３を劣化させ断線の原因になったり、ヒータ３を支える図示しな
い絶縁碍子に堆積して導電性をもたせ、リフレクタ４に堆積し、表面導電性をもつ碍子を
介してヒータ３とリフレクタ４（この場合接地されているとする）が電気的に短絡するな
ど、蒸着装置の蒸発源故障の原因となる問題があった。

また、「特許文献２」には、坩堝本体とノズルが一体構造の坩堝を用いた蒸着装置が開
示されている。しかし、このような開口部が坩堝底面より小さい構造は製作が困難で、製
作できたとしても高コストになる問題があった。

特開２００８−０２４９９８号公報特開２００７−０４６１００号公報

蒸発源のＡｌは溶融された場合、溶融したＡｌが坩堝の内壁面に沿って上昇し、坩堝か
らあふれ出る、這い上がり現象が発生することが知られている。このＡｌの這い上がり、
あるいはＡｌ蒸気浸入により、Ａｌが加熱用ヒータ、あるいはヒータを支持し電気的絶縁
性をもつべき碍子に付着して電気的短絡を生じ、蒸発源故障、破損の原因となる問題があ
った。また、坩堝本体とノズルを一体とした坩堝では、製作が困難で高コストになる問題
があった。

本発明の目的は、Ａｌの這い上がり、あるいはＡｌ蒸気浸入を防止して破損の起こりに
くい蒸発源を有する蒸着装置を低コストで提供することである。

本書において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、下記の通りで
ある。発明者は、実験とその繰り返しによる経験により、アルミの這い上がり、あるいは
Ａｌ蒸気浸入に関する以下の知見を得た。図１７は、図１８と同様に、溶融Ａｌが坩堝つ
ば８を有する坩堝本体１とノズル２、および円筒状の固定具７で囲まれた経路（隙間）を
這い上がったり、坩堝本体１とノズル２の隙間からＡｌ蒸気としてヒータ室に入り込む場
合である。

実際、短期においても１４００℃以上でＡｌ蒸着後観察すると、Ａｌは坩堝つば８とノ
ズル２の隙間に浸入し、ヒータ室にまで回り込んでいた。また、１４００℃以下において
這い上がりが顕著に見られない場合においても長時間使用後には、ヒータ３の変質、リフ
レクタ４上部へのＡｌ付着、リフレクタ物質の変質、変形が見られるようになった。これ
は、坩堝本体１内のＡｌ蒸気が、坩堝つば８とノズル２、および円筒状の固定具７により
、矢印と点線で示したような経路１１が形成され、この経路に沿ってＡｌ蒸気がヒータ室
１０に浸入したためと考える。

この様な状態のままＡｌ蒸着を行うために高温に加熱すると、ヒータ室１０内のＡｌが
蒸発して坩堝つば裏側に堆積したり、ヒータ３を支えリフレクタに接する図示しない絶縁
碍子表面にＡｌが堆積して、ヒータ３が短絡し易くなる。また、ヒータ線が変質して断線
し易くなる。以上のように、図１７のような構造では、Ａｌが這い上がり、Ａｌ蒸気がヒ
ータ室へ浸入し易い経路１１ができるので、蒸発源が故障、破壊し易くなる。

一方、図１７のノズル２上面にはＡｌの這い上がりは見られず、Ａｌ上面と円筒状固定
具７の隙間もノズル２開口部９から離れているため、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への侵入は
起こりにくい。ノズル２上面へのＡｌの這い上がりが見られなかったのは、Ａｌ上面が真
空に開放されており熱輻射が大きく開口部９に比べて温度の低下が大きいためと考えられ
る。

以上より、坩堝１内からのＡｌ蒸気がヒータ室３への浸入し易い経路を形成しない構造
にすれば、Ａｌが這い上がり難くなり、またＡｌ蒸気がヒータ室へ入り難くなり、蒸発源
が故障、破壊し難くなると考えられる。そこで、図１に示す構造の蒸発源を考案した。図
１７との違いは、ノズル２と坩堝本体１との関係である。図１では、ノズル２は坩堝本体
１の内側に配置されるため、図１７のような経路１１に対して切欠き１２を設けた。ここ
で、切欠き１２とは、ノズルの開口部付近には、蒸気をヒーター室に導くような経路を存
在させないような構成である。この切欠き１２の存在により、坩堝つば８とノズル２、お
よび円筒状の固定具７によってもＡｌ蒸気浸入の経路が形成されない。

また、Ａｌは高温で金属と反応して合金を作るため、坩堝はセラミックなどの絶縁体で
製作される。例えばＰＢＮ（ＰｙｒｏｌｙｔｉｃＢｏｒｏｎＮｉｔｒｉｄｅ）は気相
成長法(ＣＶＤ法)によって作られた窒化ホウ素（ＢＮ）である。このため、坩堝本体１と
ノズル２が一体となったオーバーハング構造は製造に時間がかかり高コストになる。坩堝
本体は、オーバーハング構造ではない、すなわち、底部より開口部が拡がる構造とする。
したがって、それぞれ別個に作製して組合わせた方が低コストになり、また、条件によっ
てノズルの開口径を変える事が出来、使い勝手もよくなる。

また、図５に示すように、ノズル（構造物）２を坩堝本体１からはみ出させる。これに
より、ノズル開口部の温度が低下しＡｌの這い上がりを防止できる。以上をまとめると、
具体的な主な手段は以下のとおりである。

（１）少なくとも、固定具と、ノズル構造物と、坩堝と、加熱部（ヒータ）からなり、
ノズル構造物は前記坩堝開口部に設けられ、前記ノズル構造物とそれ以外の蒸発源部品で
形成される経路が加熱部の存在する空間（ヒータ室）につながらない構造であることを特
徴とする蒸着装置。

または、少なくとも、固定具と、ノズル構造物と、坩堝と、加熱部（ヒータ）からなり
、ノズル構造物は前記坩堝開口部に設けられ、前記ノズル構造物とそれ以外の蒸発源部品
で形成される経路が加熱部の存在する空間（ヒータ室）との間の経路に切欠きを有する構
造であることを特徴とする蒸着装置。

（２）さらに、前記ノズル構造物は坩堝外部にはみ出してなる構造であることを特徴と
する蒸着装置。

ノズル構造物とそれ以外の蒸発源部品で形成される経路が加熱部の存在する空間（ヒー
タ室）との間に切欠きを有する構造であるため、Ａｌ蒸気がヒータ室に入り込み難く、Ａ
ｌのヒータ室への回り込み這い上がりも発生し難い。

また、前記ノズル構造物は固定具から坩堝外部にはみ出してなる構造であるため、坩堝
より温度が低下しており、Ａｌの這い上がりが発生しにくい。さらに、底部より開口部が
拡がる構造の坩堝は製作し易いため、低コストである。これにより、Ａｌ蒸気の回り込み
、アルミの這い上がりを防止出来て故障、破損が起こりにくい蒸発源を有する蒸着装置を
安価に提供することが出来る。

参考例１の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。参考例１の蒸着装置の坩堝の説明図である。参考例１の蒸着源を用いた蒸着装置の概略構成図である。有機ELディスプレイ生産工程の一例を示した工程図である。参考例２の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。参考例２の蒸着装置の概略構成図である。実施例１の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。実施例１の蒸着装置の概略構成図である。参考例３の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。参考例３の蒸着装置の概略構成図である。参考例４の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。参考例４の他の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。参考例５の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。参考例５の蒸着装置の他の蒸発源の概略断面図である。参考例６の蒸着装置の蒸発源の概略断面（側面）図である。参考例６の蒸着装置の蒸発源の概略断面（上面）図である。参考例１との比較のための蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。従来技術の蒸着装置の蒸発源を示す概略断面図である。

以下、実施例及び参考例を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。尚、実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

参考例１

図１から図４、および図１７は本参考例を説明する図である。図１は本参考例の蒸着装
置の蒸発源の概略断面図である。図１７は参考例１との比較のための蒸着装置の蒸発源の
概略断面図である。図２は参考例１の蒸着装置の坩堝の説明図である。図３は参考例１の
蒸着源を用いた蒸着装置の概略構成図である。図４は有機ELディスプレイ生産工程の一例
を示した工程図である。

まず、参考例１との比較のため、図１７の蒸着装置の蒸発源について説明する。図１７
の蒸発源は、坩堝つば８を有する坩堝（本体）１、ヒータ（加熱器）３、リフレクタ４、
蒸発材５、外筒６、開口部９を有するノズル(構造物)２、および固定具７からなる。外筒
６と坩堝１に囲まれヒータ３の存在する領域をヒータ室１０と呼ぶことにする。図１７に
おいて、図示しない電源からの電力により高温になったヒータ３により坩堝本体１に入っ
ている蒸発材５であるＡｌが融点６６０℃以上に加熱されて溶融状態となる。

リフレクタ４によりヒータ３からの輻射熱を反射させてヒータ３あるいは坩堝１に戻し
発生した熱が出来るだけ無駄なくＡｌの加熱に用いられるようにしている。これらは外筒
６の中に納まり、坩堝１は坩堝つば８で外筒６に支持されている。坩堝つば８上に開口部
９を有するノズル（構造体）２が配置され、坩堝１とノズル(構造体)２は、固定具７によ
り外筒６に固定される。

これらが高真空に維持された図示されない真空チャンバの中に設置されている。外筒６
は図示されない水冷などの冷却機構により冷却され、真空チャンバ内への余計な放出ガス
を抑制したり、真空チャンバ自身の高温化を抑制している。溶融状態のＡｌからはＡｌ蒸
気が発生し坩堝１内に満たされ、ノズル２の開口部９からＡｌ蒸気が噴出される。その噴
出したＡｌ蒸気は図示されないノズル２の開口部９に対応して配置された基板に吹き付け
られ蒸着される。

この蒸発源のＡｌは溶融された場合、溶融したＡｌが坩堝１の内壁面に沿って上昇し、
坩堝からあふれ出る、這い上がり現象が発生することが知られている。図１７では、溶融
Ａｌが坩堝つば８を有する坩堝本体１とノズル２、および円筒状の固定具７で囲まれた経
路（隙間）を這い上がったり、坩堝本体１とノズル２の隙間からＡｌ蒸気としてヒータ室
に入り込む。

実際、短期間に１４００℃以上でＡｌ蒸着後観察すると、Ａｌは坩堝つば８とノズル２
の隙間に浸入し、ヒータ室にまで回り込んでいた。また、１４００℃以下において這い上
がりが顕著に見られない場合においても長時間使用後には、ヒータ３の変質、リフレクタ
４上部へのＡｌ付着、リフレクタ物質の変質、変形が見られるようになった。

これは、坩堝本体１内から発生したＡｌ蒸気が、坩堝つば８とノズル２、および円筒状
の固定具７により形成された、矢印と点線で示したような経路１１に沿ってヒータ室１０
に浸入したためと考える。この様な状態のまま、Ａｌ蒸着を行うためにヒータを加熱する
と、ヒータ室１０内の前記経路１１により入り込み堆積したＡｌが再び蒸発して坩堝つば
裏側に堆積したり、ヒータ３を支えリフレクタ４に接する図示しない絶縁碍子表面にＡｌ
が堆積して、ヒータ３が短絡し易くなる。また、ヒータ線が変質して断線し易くなる。以
上のように、図１７のような構造では、Ａｌが這い上がり、Ａｌ蒸気がヒータ室へ浸入し
易い経路１１ができるので、蒸発源が破壊、故障し易くなる。

しかし、図１７のノズル２上面にはＡｌの這い上がりは見られず、Ａｌ上面と円筒状固
定具７の隙間もノズル２開口部９から離れているため、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への侵入
は起こりにくい。ノズル２上面へのＡｌの這い上がりが見られなかったのは、Ａｌ上面が
真空に開放されており熱輻射が大きく開口部９に比べて大きく温度が低下しているためと
考えられる。

以上より、坩堝１内からのＡｌ蒸気がヒータ室３への浸入し易い経路を形成しない構造
、あるいはＡｌ蒸気のノズルからヒータ室への経路に切欠きあるいは途切れを有するよう
にすれば、Ａｌの這い上がり、Ａｌ蒸気のヒータ室へ回り込みがし難くなり、蒸発源が破
壊、故障し難くなると考えられる。

図１は本発明の参考例１の蒸発源の構成を示す断面図である。図１７との違いは、ノズ
ル２と坩堝本体１との関係である。図１では、ノズル２は坩堝本体１の内側に配置される
ため、図１７のようなＡｌの蒸気等の経路が形成されていない。すなわち、経路１１に対
する切欠き１２が設けられている。ここで、切欠き１２とは、ノズルの開口部付近に、蒸
気をヒーター室に導くような経路を存在させないような構成を言う。すなわち、図１にお
いて、切欠き１２とは、点線で示したように、ノズルの開口部付近において、固定具７と
ノズル２あるいは坩堝つば８との間に蒸気をヒーター室１０に導くような経路が形成され
ておらず、蒸気は上方、外側に向かって放出されるのみである。この切欠き１２の存在に
より、坩堝つば８とノズル２、および円筒状の固定具７によってもＡｌ蒸気浸入の経路が
形成されない。図１の全体を蒸着源ユニット２６と呼ぶ。

図１、図１７において、坩堝つば８と固定具７、坩堝つば８と外筒６、固定具７と外筒
６は大きく離れたように描かれているが、これは、“経路”を説明しやすくするために、
わざと離して描いたものである。実際に、これらは接触して設置されるが、ミクロに見る
と図のような隙間が生じていることを誇張して描いたものである。以下の同様な図も同じ
である。

また、Ａｌは高温で金属と反応して合金を作るため、坩堝はセラミックなどの絶縁体で
製作される。例えばＰＢＮ（ＰｙｒｏｌｙｔｉｃＢｏｒｏｎＮｉｔｒｉｄｅ）は気相
成長法(ＣＶＤ法)によって作られた窒化ホウ素（ＢＮ）である。このとき、坩堝の開口部
を小さくしようとすると、坩堝本体がオーバーハング構造となる。しかし、坩堝本体１と
ノズル２が一体となったオーバーハング構造は時間がかかり高コストになる。すなわち、
坩堝を気相成長によって形成するためには、型のまわりにＰＢＮを堆積させるが、オーバ
ーハング構造では、型を抜き取ることが出来ず、型を溶かさなくてはならない。したがっ
て、坩堝の製作時間および材料コストがかさむ。

本発明においては、坩堝本体１とノズル２とを別個に作成する。したがって、本発明に
おける坩堝本体１は、オーバーハング構造とする必要がない。すなわち、底部と開口部と
は同じ径であるか、底部より開口部が拡がる構造とすることが出来る。つまり、坩堝本体
１を気相成長によって形成するための型を溶かす必要がなく、型を引き抜くことが出来る
。したがって、坩堝１の製作費用を抑えることが出来る。つまり、本発明では、ノズル２
と坩堝１を別個に製作して組み立てるが、そのコストは、オーバーハング構造の坩堝を作
成するよりも低く抑えることが出来る。また、ノズルの開口径も容易に変えることが出来
、使い勝手もよくなる。

図２（Ａ）、（Ｂ）は、参考例１の蒸着装置の坩堝の説明図である。図２（Ａ）、（Ｂ
）においては、図１において簡単のため省略したノズル２を支える坩堝１の支持構造１３
を記載した。坩堝１は支持構造１３を有しても坩堝１の底から開口部に向かって断面が狭
くなることはない。図２（Ａ）、（Ｂ）においては、坩堝１の底と開口部は同じ径である
が、開口部の径が大きいほうがよい。このように、本発明の坩堝１は開口部に向かってオ
ーバーハングな構造ではなく、底部と開口部の径が同じか、むしろ開口に向かって断面が
広がる構造である。このような構造にすることによって、ＣＶＤによる製作過程が簡単に
なり、オーバーハングな構造を製作するよりも低コストになる。なお、以下の参考例の図
においては、特に断らない限り、簡単のためノズル２を支える坩堝１の支持構造１３の記
入を省略する。

このように、参考例１の蒸着装置の蒸着源においては、図１に示すように、ノズル構造
物とそれ以外の蒸発源部品で形成される経路がヒータ（加熱部）３の存在する空間（ヒー
タ室）との間に切欠き１２を有する構造であるため、Ａｌ蒸気がヒータ室に入り込み難く
、Ａｌのヒータ室への回り込みや這い上がりも発生し難い。

さらに、底部より開口部が拡がる構造の坩堝は製作し易いため、低コストである。これ
により、Ａｌ蒸気の回り込み、Ａｌの這い上がりを防止出来て、故障、破損が起こりにく
い蒸発源を有する蒸着装置を安価に提供することが出来る。

図３は、参考例１の蒸着源を用いた蒸着装置の概略構成図である。高真空に維持された
、真空チャンバ１４の中に、基板１５と、その上に成膜された有機薄膜１６と、基板を保
持するための図示されない基板保持部が配置されている。また、基板上にパターンを形成
するためのメタルマスク１７と、図１の蒸発源ユニットを複数個並べた蒸発源１８、基板
１５への成膜レートをモニタする蒸発源に固定された膜厚モニタ１９、および蒸発源１８
を移動させる水平移動機構２０が設けられている。この水平移動機構２０によって、蒸発
源１８は蒸発源ガイド２１に沿って真空チャンバ１４内を水平移動する。

膜厚モニタ１９からの信号を受けて膜厚情報を電源２３にフィードバックする膜厚制御
器２２と、蒸発源１８が備える図示しない坩堝を加熱して蒸発源１８から蒸発粒子２６を
発生させるために蒸発源１８の温度を制御する電源２３と、水平駆動機構２０により蒸発
源１８を水平に移動させる水平駆動機構制御器２４と、前記電源２３と前記膜厚制御器２
２、および水平駆動機構制御器２４を制御する制御器２５を備えている。

基板１５に成膜された有機薄膜の次には、界面層としてアルカリ金属やアルカリ土類金
属の酸化物やフッ化物、例えばＬｉＦなどの極薄膜（〜０．５ｎｍ）が形成される。この
後にＡｌ薄膜（〜１５０ｎｍ）が形成される。このＡｌ薄膜を全て蒸着で形成する場合や
、より薄いＡｌ薄膜を蒸着で形成した後、真空チャンバ１８から別の真空チャンバに移動
してスパッタにより残りのＡｌ薄膜を形成する場合がある。

Ａｌの蒸着は以下のように行う。制御器２５により膜厚制御器２２、電源２３、水平駆
動機構制御器２４が制御される。電源２３により蒸発材としてＡｌが収容された複数個の
蒸発源ユニットの各ヒータがそれぞれ加熱され、これらの蒸発源ユニットからなる蒸発源
１８の上向きの各ノズル開口から、蒸着粒子２６、今の場合Ａｌ粒子（蒸気）が基板１５
に向かって噴射する。

膜厚制御器２２は、噴出されたＡｌ粒子の一部を検出する膜厚モニタ１９からの信号を
受けて膜厚情報を電源２３にフィードバックし、蒸発源１８が備える図示しない坩堝を加
熱して蒸発源１８から蒸発粒子２６を発生させるために蒸発源１８の温度を制御して、基
板へのＡｌ蒸着速度を一定に維持する。蒸発源１８の蒸発源ユニットにはそれぞれ坩堝１
の温度を検出する図示されない温度検出器が備えられ、各蒸発源ユニットの坩堝温度をモ
ニタし、ほぼ１４００℃に維持された上で、膜厚モニタ１９を用いてより正確に蒸着膜厚
が制御される。

図３には膜厚モニタ１９は１個しか描かれていないが、蒸発源１８の各蒸発源ユニット
に対して１個づつ設けて個別に蒸着速度を制御することが望ましい。蒸着源１８は、水平
駆動機構制御器２４により制御される水平移動機構２０によって蒸発源ガイド２１に沿っ
て真空チャンバ１４内を水平移動する。蒸着源１８は片道、あるいは往復水平方向に走査
され、メタルマスク１７を通して基板１５上に形成された有機薄膜１６、ＬｉＦ薄膜上に
蒸着されＡｌ薄膜が形成される。

図４は、有機ELディスプレイ生産工程の一例を示した工程図である。図４において、有
機層と有機層に流れる電流を制御する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されたＴＦＴ基
板と、有機層を外部の湿気から保護する封止基板は別々に形成され、封止工程において組
み合わされる。

図４のＴＦＴ基板の製造工程において、ウェット洗浄された基板に対してドライ洗浄を
行う。ドライ洗浄は紫外線照射による洗浄を含む場合もある。ドライ洗浄されたＴＦＴ基
板に先ず、ＴＦＴが形成される。ＴＦＴの上にパッシベーション膜および平坦化膜が形成
され、その上に有機ＥＬ層の下部電極が形成される。下部電極はＴＦＴのドレイン電極と
接続している。下部電極をアノードとする場合は、例えば、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉ
ｎＯｘｉｄｅ）膜が使用される。

下部電極の上に有機ＥＬ層が形成される。有機ＥＬ層は複数の層から構成される。下部
電極がアノードの場合は、下から、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子
輸送層、電子注入層である。このような有機ＥＬ層は蒸着によって形成される。

有機ＥＬ層の上には、各画素共通に、ベタ膜で上部電極が形成される。有機ＥＬ表示装
置がトップエミッションの場合は、上部電極にはＩＺＯ等の透明電極、あるいは、Ａｇ、
ＭｇＡｇ等の金属あるいは合金が使用され、有機ＥＬ表示装置がボトムエミッションの場
合は、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ等の金属膜が使用される。以上で説明した前記のＡｌ蒸着等の例
は本工程での上部電極の蒸着に相当する。

図４の封止基板工程において、ウェット洗浄およびドライ洗浄を行った封止基板に対し
てデシカント（乾燥剤）が配置される。有機ＥＬ層は水分があると劣化をするので、内部
の水分を除去するためにデシカントが使用される。デシカントには種々な材料を用いるこ
とが出来るが、有機ＥＬ表示装置がトップエミッションかボトムエミッションかによって
デシカントの配置方法が異なる。

このように、別々に製造されたＴＦＴ基板と封止基板は封止工程において、組み合わさ
れる。ＴＦＴ基板と封止基板を封止するためのシール材は、封止基板に形成される。封止
基板とＴＦＴ基板を組み合わせた後、シール部に紫外線を照射して、シール部を硬化させ
、封止を完了させる。このようにして形成された有機ＥＬ表示装置に対して点灯検査を行
う。点灯検査において、黒点、白点等の欠陥が生じている場合でも欠陥修正可能なものは
修正を行い、有機ＥＬ表示装置が完成する。なお、封止基板が存在しない、いわゆる固体
封止の有機ＥＬ表示装置の製造についても、本発明の蒸着装置を使用できることは言うま
でもない。

参考例２

図５は参考例２の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。図１に示したリフレクタ４は
簡単のため省略されている。以下の図においても、特に説明に必要でない限り省略する。
参考例１の図１と異なる部分のみを説明する。参考例１以降の実施例及び参考例でも同様である。本実施例の特徴は、ノズルを有する構造物２が固定具７から外側、つまり、坩堝つば８を含む平面に対して垂直方向外側にはみ出している構造であることである。また、ノズルを有する構造物２の開口は上向きである。

ノズルを有する構造物２が固定具７から外側、つまり、坩堝つば８を含む平面に対して
垂直方向外側にはみ出している構造であるため、坩堝１より温度が低下しており、Ａｌの
這い上がりが発生しにくい。Ａｌ蒸気のノズルからヒータ室への経路に切欠き１２を有す
るため、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への回り込みも発生し難い。

図５において、坩堝のつば８を含む平面に対して垂直方向外側に突出した円筒状のノズ
ル２の下端は、坩堝１の内壁に取り付けられている。ノズルの開口部は、ノズル２の先端
の平面部に形成されている。そして、ノズル２の開口部を含む平面の外側には、対向する
部材は存在しない。したがって、蒸発源の蒸気がヒーター室１０に侵入する経路は形成さ
れていない。

さらに、ノズル構造物９も坩堝１と同様にＰＢＮで作られるが、ノズル構造物２の開口
部９を基準に図５の下方に向かって断面積が狭くなることがないので、製作が容易で低コ
ストである。

図６は参考例２の蒸着装置の概略構成図である。水平に寝かされた基板１５の一辺に平
行に配置された複数個の蒸着源ユニット２６から成る蒸着源１８が、水平に配置された基
板１５に対して、参考例１と同様な機構により水平に走査され、基板１５にＡｌが蒸着さ
れ、薄膜が形成される。

以上のように、本参考例においても、Ａｌの這い上がりが発生し難く、Ａｌ蒸気のヒー
タ室１０への回り込みも発生し難く、製作も容易なので、故障、破損しにくい蒸発源を安
価に提供することが出来る。

図７は実施例１の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。本実施例の特徴は、ノズルを
有する構造物２が固定具７から坩堝１および坩堝つば８外部にはみ出している構造で、ノ
ズル構造物２の開口９が水平方向を向いていることである。

本実施例においてもノズル構造物２が固定具７から坩堝１および坩堝つば８外部にはみ
出している構造であるため、坩堝１より温度が低下しており、Ａｌの這い上がりが発生し
にくい。Ａｌ蒸気のノズルからヒータ室への経路に切欠き１２を有するため、Ａｌ蒸気の
ヒータ室１０への回り込みも発生し難い。

図８は実施例１の蒸着装置の概略構成図である。垂直に立てられた基板１５の一辺に平
行に配置された複数個の縦置きの蒸着源ユニット２６から成る蒸着源１８が、垂直に配置
された基板１５に対して、参考例１と同様な機構により上下方向に走査され、基板１５に
Ａｌが蒸着され、薄膜が形成される。

以上のように、Ａｌの這い上がりが発生し難く、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への回り込み
も発生し難いので、故障、破損しにくい蒸発源を提供することが出来る。また、垂直に立
てられた基板に対して、複数の蒸発源ユニットから成る蒸着源の上下方向の走査をする際
、蒸発源ユニットを縦置きで蒸発粒子を水平方向に噴出させることが出来る効果もある。

参考例３

図９は参考例３の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。本参考例の特徴は、ノズル構
造物２が固定具７から坩堝１および坩堝つば８外部にはみ出している構造で、坩堝が斜め
向きであるが、ノズル構造物２の開口９が水平方向を向いていることである。

本参考例においてもノズル構造物２が固定具７から坩堝１および坩堝つば８外部にはみ
出している構造であるため、坩堝１より温度が低下しており、Ａｌの這い上がりが発生し
にくい。Ａｌ蒸気のノズルからヒータ室への経路に切欠き１２を有するため、Ａｌ蒸気の
ヒータ室１０への回り込みも発生し難い。

また、ノズル構造物９も坩堝１と同様にＰＢＮで作られるが、ノズル構造物２の図９の
開口部９のある左上部を基準に図５の下方に向かって断面積が狭くなることがないので、
製作が容易で低コストである。

図１０は参考例３の蒸着装置の概略構成図である。垂直に立てられた基板１５の一辺に
平行に縦方向に配置された複数個の斜め置きの蒸着源ユニット２６から成る蒸着源１８が
、垂直に配置された基板１５に対して、参考例１と同様な機構により水平方向に走査され
、基板１５にＡｌを蒸着し、薄膜が形成される。蒸発粒子はノズル構造物２の開口が水平
方向を向いているので、水平方向を中心に噴出する。したがって、垂直に配置された基板
に蒸着粒子を斜め方向に噴出させて蒸着するよりも、より一様性のよい蒸着が出来る。あ
るいは蒸発材の利用効率を高めることが出来る。蒸発源ユニットの軸は斜めであるため縦
に並べることが出来、水平走査出来る。開口が斜め向きの場合より蒸着分布が拡がり、少
ない蒸発源で均一な膜形成が出来る。

以上のように、Ａｌの這い上がりが発生し難く、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への回り込み
も発生し難く、製作も容易なので、故障、破損しにくい蒸発源を安価に提供することが出
来る。また、垂直に配置された基板に対して、複数の蒸発源ユニットから成る蒸着源の水
平方向の走査をすることが出来、蒸発源ユニットを斜め置きで蒸発粒子を水平方向に噴出
させることが出来、一様性よく蒸発材利用効率によい成膜が出来る効果もある。

参考例４

図１１は参考例４の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。本参考例の特徴は、ノズル
構造物２が固定具７から坩堝１および坩堝つば８外部にはみ出している構造で、ノズル構
造物２に補助ヒータ２７が付いていて、前記ノズル構造物２が融点以上に維持されること
である。ノズル構造物２が固定具７から坩堝１および坩堝つば８外部にはみ出している構
造では、温度が低下しすぎて蒸発材の融点以下となる場合がある。その場合には、ノズル
構造物２の開口部に蒸発材が堆積してノズル詰りが発生する。そのような場合に有効な実
施例である。補助ヒータ２７によりノズル構造物を融点以上に維持する。これによりノズ
ル詰りを防ぐことが出来る。

図１２は参考例４の他の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。図１１との違いは、前
記補助ヒータが坩堝内に埋め込まれた構造、ヒータ埋め込み坩堝２８であることである。
ヒータ埋め込み坩堝２８の具体例は、例えばＰＢＮ-ＰＧ-ＰＢＮである。ＰＧが導電性の
ヒータである。

このような構造とすることにより、前記ノズル構造物２＋補助ヒータ２７の構造が簡素
になる。また、ヒータの熱効率がよくなり、低消費電力化できる効果がある。

参考例５

図１３は参考例５の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。本参考例の特徴は、坩堝１
の坩堝つば８が外筒６の側面の外部にまで伸びる坩堝外延部２９を有し、かつ坩堝外延部
端部３１が固定具側面端部３０より伸びていることである。
この場合にも、固定具７から坩堝外延部２９との間に距離がある、あるいは切欠き１２を
有する構造であるため、固定具側面端部３０と坩堝外延部端部３１間の坩堝外延部２９で
温度が低下するので、Ａｌの這い上がりが発生しにくい。また、Ａｌ蒸気のノズルからヒ
ータ室１０への経路に切欠き１２を有するため、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への回り込みも
発生し難いので、故障、破損しにくい蒸発源を提供することが出来る。

図１４は参考例５の他の蒸着装置の蒸発源の概略断面図である。図１３との違いは、前
記坩堝外延部２９を有する蒸発源ユニット２６は外筒６を冷却する冷却機構３２を外筒６
の外部に有することである。あるいは外筒６自体の中に有すること、つまり、冷却機構が
外筒の一部であってもよい。図１４にはリフレクタ４も明示した。

このような構造とすることにより、外筒６が冷却機構により冷却されているので、坩堝
外延部２９もより冷却されるため、アルミの這い上がりが発生せず、経路に切欠き１２を
有するため、Ａｌ蒸気がヒータ室１０へ回り込みにくいので、故障、破損しにくい蒸発源
を提供することが出来る効果がある。

参考例６

図１５は参考例６の蒸着装置の蒸発源の側面図および断面図である。図１６（Ａ）およ
び（Ｂ）は参考例６の蒸着装置の蒸発源の上面図の例である。本参考例の特徴は、坩堝つ
ば８の直径が外筒６の直径よりも大きく、ノズル２と坩堝１の坩堝つば８がワイヤ状の固
定具７により外筒６に固定されることである。ワイヤ状の固定具７は、ノズル２の上と外
筒６周囲にリング状のワイヤを有しこれらがワイヤで接続された構造である。これにより
、坩堝１とノズル２は外筒６に固定されている。

この場合、固定具７のリングを結ぶワイヤに沿ってＡｌ蒸気のヒータ室１０への経路が
形成されるが、非常に微小であり、その他の大半部分は坩堝つば８の直径が外筒６の直径
よりも大きいので、Ａｌ蒸気のノズルからヒータ室１０への経路に切欠き１２、すなわち
、固定具７と外筒６の間隔を有するため、Ａｌ蒸気のヒータ室１０への回り込みが発生し
難く、坩堝つば端部で温度が低下するため、Ａｌの這い上がりも発生しにいので、故障、
破損しにくい蒸発源を提供することが出来る。

ノズル上の固定具７のワイヤは上記では図１６（Ａ）のリング状としたが、図１６（Ｂ
）のように三角形状とし３箇所で外筒６周囲の固定具６ワイヤと接続してもよい。

本発明は、上記の形態のみに制限されず、上記で述べた様々な組合わせも含まれる。ま
た、有機ＥＬ表示装置や照明装置に用いられる有機ＥＬ素子を製造する工程を例にして述
べたが、磁気テープ等、他分野の蒸着工程を含むものの全てに適用可能であることは言う
までもない。

以上のように、本発明による蒸着装置によれば、ノズル構造物とそれ以外の蒸発源部品
で形成される経路がヒーター3の存在する空間、すなわち、ヒータ室１０との間に切欠き
を有する構造であるため、Ａｌ蒸気がヒータ室に入り込み難く、Ａｌのヒータ室１０への
回り込み這い上がりも発生し難い。また、前記ノズル構造物は上蓋から坩堝外部にはみ出
してなる構造であるため、坩堝より温度が低下しており、アルミの這い上がりが発生しに
くい。

さらに、本発明の坩堝は、底部より開口部が拡がる構造であるので、製作し易いため、
低コストである。このように、本発明によれば、Ａｌ蒸気の回り込み、アルミの這い上が
りを防止出来て、故障、破損が起こりにくい蒸発源を有する蒸着装置を安価に提供するこ
とが出来る。

以上の実施例および参考例では、Ａｌを例として述べたが、溶融状態で蒸発させる他の蒸発材を用いた蒸着装置にも適用できることはいうまでもない。

以上で説明した構成では、基板に対して蒸発源が所定の方向に移動して、基板に蒸着す
る構成である。しかし、本発明は、蒸発源が固定され、基板が所定の方向に移動する構成
の蒸着装置に対しても適用することが出来る。すなわち、基板に均一な蒸着膜を形成する
には、基板と蒸発源とが相対的に移動すればよい。また、前述した各実施形態の諸組み合
わせで、可能なもの全てが本発明として実施可能であることは言うまでもない。

以上、前記諸実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。

本発明は、蒸着装置に関し、特に、故障、破損が起こりにくい蒸発源を有する蒸着装置
に利用可能である。

１…坩堝（本体）、２…ノズル（構造物）、３…ヒータ（加熱器）、４…リフレクタ、
５…蒸発材、６…外筒、７…固定具、８…坩堝つば、９…開口部、１０…ヒータ室、１１
…経路、１２…切欠き、１３…支持構造、１４…真空チャンバ、１５…基板、１６…有機
薄膜、１７…メタルマスク、１８…蒸発源、１９…膜厚モニタ、２０…水平移動機構、２
１…蒸発源ガイド、２２…膜厚制御器、２３…電源、２４…水平駆動機構制御器、２５…
制御器、２６…蒸着源ユニット、２７…補助ヒータ、２８…ヒータ埋め込み坩堝、２９…
坩堝外延部、３０…固定具側面端部、３１…坩堝外延部端部、３２…冷却機構。

Claims

真空チャンバ内に蒸着源ユニットを有する蒸着装置であって、
前記蒸着ユニットは、坩堝と前記坩堝に取り付けられたノズルとを有し、
前記坩堝は、蒸発材であるAlを収容するための坩堝本体と上面と下面を有する坩堝つばを有し、
前記坩堝本体と前記坩堝本体を囲む外筒と前記坩堝つばとでヒータ室を形成し、
前記坩堝と前記ノズルは、固定具によって前記外筒に固定され、
前記ノズルは、前記坩堝および前記固定具よりも上方にはみだした部分を有し、
前記ノズルの前記上方にはみだした部分は上面と側面を有し、
前記ノズルの前記上方にはみだした部分の側面には、ノズルの開口部が形成され、
前記ノズルの開口は水平方向であり、
前記ノズルは、前記坩堝つばの上面および前記固定具の下面とは対向する面を持たないことを特徴とする蒸着装置。
前記蒸発源ユニットの軸は水平方向に対して斜めに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
前記ノズルに補助ヒータを備え，
前記ノズルが前記蒸発源の融点以上に加熱されることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
前記坩堝のつばが前記外筒の外部側面にまで伸びる坩堝外延部を有し、かつ、前記坩堝外延部端部が前記固定具側面端部より伸びていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
前記坩堝外延部を有する蒸発源は
前記外筒を冷却する冷却機構を前記外筒の外部に有することを特徴とする請求項４に記載の蒸着装置。
前記坩堝外延部を有する蒸発源は
前記外筒を冷却する冷却機構を外筒自体の内部に有することを特徴とする請求項５に記載の蒸着装置。