CN101294271A - 沉积设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种沉积设备，该沉积设备包括多个线型蒸发源和运动与支撑装置，该多个线型蒸发源提供为在预定的方向上排列，而该运动与支撑装置支撑该多个线型蒸发源以便在蒸发源的排列方向和/或纵向方向上可单独运动。

Description

沉积设备

技术领域

本发明总体上涉及用于在基板上形成薄膜的沉积设备，特别是提供有线型蒸发源的沉积设备。

背景技术

在平面显示装置中，近些年采用有机电致发光元件(有机EL元件：EL代表电致发光)的显示装置已经引起人们的关注。采用有机电致发光元件的显示装置(在下文，也称为“有机EL显示器”)的优点是例如宽视角和低功耗等，这是因为它们是发光显示器，即它们不需要背光。

有机EL显示器中采用的有机电致发光元件通常构造成在上电极和下电极(阳极和阴极)之间设置由有机材料制造的有机层。正电压和负电压分别施加给阳极和阴极，以分别从阳极和阴极给有机层注入空穴和电子。因此，空穴和电子在有机层中彼此复合来发光。

有机电致发光元件的有机层是多层结构，包括空穴注入层、空穴传输层、发射层和电荷注入层。形成各层的有机材料由于抗水性低而不能采用湿法工艺。因为这个原因，为了形成有机层，各层依次形成在有机电致发光元件的元件基板(通常为玻璃基板)上，以提供所要求的多层结构。另外，为了色彩化处理，对应于R(红)、G(绿)和B(蓝)色彩成分的三种有机材料通过采用真空薄膜形成技术的真空沉积法沉积在各个不同的像素位置，由此形成有机层。

真空沉积设备用于形成有机层。真空室底层面积的增加导致真空沉积设备成本的剧增，并且增加设备的安装面积，由此增加安装成本。因此，从成本上看增加了负面因素。另外，真空室体积的增加，增加了抽真空的必要时间，因此倾向于降低生产效率。

为了应对其上通过真空沉积形成膜并且具有多层有机层的基板(下文称为“待加工基板”)的扩大，近些年已经采用线型长蒸发源。另外，提出了一种沉积设备，其中在真空室中提供要排列的多个这样的蒸发源(见日本专利申请公开2003-157973号)。

发明内容

如果多个线型蒸发源提供成如上所述的排列方式，则相邻蒸发源之间的间隔减少，以使真空室的底层面积和安装面积减小。然而，相邻蒸发源之间的间隔减小和真空室的底层面积减小将减少在真空室中维护沉积设备的工作空间。沉积设备的维护工作的实例包括：蒸发材料填入蒸发源中的填充工作；膜厚度传感器(其采用例如晶体振荡器)的置换工作；以及粘合保护板和限制板的清洗工作，该粘合保护板适用于防止蒸发材料粘合到不需要蒸发材料的部分，该限制板适用于限制沉积范围。

所希望的是提供一种沉积设备，该沉积设备能够提供满意的维护性能而不在线型蒸发源之间设定宽的安装间隔。

根据本发明的实施例，所提供的沉积设备包括：多个线型蒸发源，提供成排列在预定的方向上；和运动与支撑机构，用于支撑该多个线型蒸发源以便在蒸发源的排列方向和/或纵向方向上可单独运动。

在根据本发明实施例的沉积设备中，通过在其任何排列方向和纵向方向上运动蒸发源，在真空室中可以扩大用于维护的空间。

根据本发明，通过在维护期间根据需要运动每个蒸发源可以保证维护所需的宽阔空间，而无需在真空室中的蒸发源之间设定宽的安装间隔。

附图说明

图1是图示根据本发明实施例的沉积设备的示范性构造的示意图；

图2A和2B是图示根据本发明实施例的沉积设备主要部分的示意图；

图3通过实例的方式图示了线型蒸发源的运动；

图4通过另一个实例的方式图示了线型蒸发源的运动；

图5通过实例的方式图示了典型蒸发源的构造；

图6A和6B图示了线型蒸发源的第一构造实例；

图7A和7B图示了线型蒸发源的第二构造实例；

图8A和8B图示了线型蒸发源的第三构造实例；

图9A和9B图示了线型蒸发源的第四构造实例；

图10图示了坩埚单元(crucible unit)的构造实例；和

图11A和11B图示了线型蒸发源的第五构造实例。

具体实施方式

在下文，将参照附图详细描述本发明的实施例。

图1是图示根据本发明实施例的沉积设备的示范性构造的示意图。如图所示的沉积设备1用于在采用例如有机电致发光元件制造显示装置中在由例如玻璃基板制造的待加工基板2上沉积有机层。

沉积设备1装备有未示出的真空室。沉积设备1的真空室在内部提供有适用于传送待加工基板2的传送装置(未示出)和多个线型蒸发源3。传送装置通过在Y方向上运动待加工基板2(水平运动)来在Y方向上相对运动待加工基板2和线型蒸发源3，而在相对于线型蒸发源3的位置上水平支撑待加工基板2。

线型蒸发源3提供为以给定的间隔排列在Y方向上。安装在Y方向上的线型蒸发源3的间隔适用于在真空中在待加工基板2上形成膜。每个线型蒸发源3都形成为长型。每个蒸发源的纵向方向(线方向)设置成平行于X方向，该X方向垂直于Y方向。线型蒸发源3每个提供有用于蒸发材料的喷出端口4。喷出端口4形成为狭缝形状，在相对于待加工基板2的位置上沿着线型蒸发源3的纵向延伸。

顺便提及，所安装的线型蒸发源3的数量不限于三个，并且可以是两个或四个或者更多。另外，线型蒸发源3的喷出端口4不限于狭缝形状。例如，从上面看形状为圆形的小喷出端口可以沿着线型蒸发源3的纵向设置。

如上所述构造的沉积设备1允许未示出的传送装置在Y方向上运动待加工基板2，而引起蒸发材料5例如有机材料从线型蒸发源3的各喷出端口4喷出。因此，沉积膜例如有机膜沉积在待加工基板2上。在此情况下，类型彼此不同的有机材料每一个可以从例如三个在Y方向上排列的线型蒸发源3中相应一个喷出，以在待加工基板上沉积三层有机膜。

图2A和2B是图示根据本发明实施例的沉积设备主要部分分别从X方向和Y方向看的示意图。在图2A和2B中，成对的支撑构件11提供为固定在沉积设备的真空室的底壁10。支撑构件11每一个都形成为在Y方向上延长的矩形柱状，并且在X方向上以给定的距离彼此相隔。

轨道构件12每一个都附着到相对其固定的支撑构件11的各上表面中对应的一个上。轨道构件12每一个都平行于Y方向附着。多个滑动构件13安装在每个轨道构件12上。滑动构件13提供为可在Y方向上沿着轨道构件12运动。为每个线型蒸发源3提供四个滑动构件13：它们中的两个安装在一个轨道构件12上，而另外两个安装在另一个轨道构件12上。

每个线型蒸发源3的四个滑动构件13附着到公共基础构件14的下表面。该基础构件14具有长平板结构，并且平行于X方向设置以跨越在一对支撑构件11之间。

成对的轨道构件15固定地附着到基础构件14的上表面。轨道构件15每一个都平行于X方向附着。多个滑动构件16每个都安装在对应的一个轨道构件15上。滑动构件16提供为可在X方向上沿着轨道构件15运动。为每个线型蒸发源3提供两个滑动构件16：它们中的一个安装在一个轨道构件15上，而另一个安装在另一个轨道构件15上。

公共线型蒸发源3安装在对应于一个线型蒸发源3的两个滑动构件16的上表面上。滑动构件16每个都附着于在纵向(X方向)上靠近线型蒸发源3一侧的位置上。滑动构件16靠近线型蒸发源3一侧设置的原因是，当线型蒸发源3在X方向上运动时，线型蒸发源3的长的可运动距离希望予以保证。

在根据本发明实施例的沉积设备1中，上述的支撑构件11、轨道构件12、滑动构件13、基础构件14、轨道构件15和滑动构件16组成了“运动与支撑机构”或者运动与支撑装置。在它们当中，轨道构件12和滑动构件13用作适用于在Y方向上运动线型蒸发源3的滑动机构，并且轨道构件15和滑动构件16用作适用于在X方向上运动线型蒸发源3的滑动机构。

就如上构造的运动与支撑装置而言，对于每个线型蒸发源3，沿着成对的轨道12运动四个滑动构件13和沿着成对的轨道15运动两个滑动构件16可以在X和Y的每一个方向上运动三个线型蒸发源3的每一个。

这就是说，对于X方向上的运动，在三个线型蒸发源3中，任选一个线型蒸发源3可以运动，同样可以运动任选的两个线型蒸发源3，并且可以运动所有的线型蒸发源3。另外，任选的两个线型蒸发源3可以陆续或者同时运动(整体地)。所有三个线型蒸发源3可以陆续或者同时运动(整体地)。这几点对于在Y方向上的运动也是正确的。

运动线型蒸发源3的方式可以是采用电动机等作为驱动源的自动型或者人力驱动的手动型。如果具体地采用自动型，则线型蒸发源3每个都可以通过简单的操作(例如，按钮操作)运动到希望的位置。这使得它能够快速转换到维护工作。如果采用手动型，则不必结合驱动源例如电动机等和控制电路例如电动机驱动器等。这使得它能够保持沉积设备1的成本较低。

在制造采用有机电致发光元件的显示装置中，当蒸发材料实际沉积在待加工基板2上时，必须精确地设置线型蒸发源3在X和Y方向上的预定位置上。

为了满足该需要，关于X方向，尽管没有示出，但是分别固定到基础构件14和滑动构件16或者线型蒸发源3的第一和第二固定构件提供有各自的定位孔。另外，公共定位销插入到该定位孔，以定位线型蒸发源3。

关于Y方向，分别固定到基础构件14和支撑构件11的第三和第四固定构件提供有各自的定位孔。另外，公共的定位销插入该定位孔，以定位线型蒸发源3。

通过这样的运动与支撑装置的利用，当通过将真空室的内部回复至大气压进行维护工作时，线型蒸发源3可以通过拔出定位销而自由运动。

关于Y方向，如图3所示，两个相邻的线型蒸发源3在它们彼此分开的方向上运动，这与运动前相比能够增加两个相邻线型蒸发源3之间的距离。

在三个线型蒸发源3中，设置在Y方向一侧上的一个沿着轨道构件12运动到Y方向的一端(运动限位之一)，并且其它的沿着轨道构件12运动到Y方向的另一端(另一个运动限位)。因此，在两个相邻线型蒸发源3之间可以保证更大的距离。

此外，三个线型蒸发源3运动到Y方向的一端或者另一端，以与运动前相比保证在真空室中较宽的维护工作空间。

另一方面，关于X方向，任何一个线型蒸发源3沿着轨道构件15运动，以在如图4所示已经运动的线型蒸发源3的两侧上提供各自开阔的空间。如果维护沉积设备1的操作者的站立位置是在沉积设备1的前侧，则通过在X方向和将其拉出到沉积设备1的前侧的方向上运动线型蒸发源3，线型蒸发源3的两侧可以保证各自很宽的工作空间。

通过运动所有的三个线型蒸发源3以拉出到该设备的前侧，与运动前相比在真空室中可以保证维护的宽阔工作空间。

通过这样的构造，在X和Y的任何方向上运动每个线型蒸发源3可以改善维护可用性。即使事先没有设定线型蒸发源3之间宽阔的安装间隔，线型蒸发源3的运动也可以保证宽阔的维护空间。这允许真空室很小的底层面积，以减少抽真空必要的时间。因此，与相关技术相比，可以以很低的成本实现高生产率的沉积设备。特别是，采用用于维护的在X方向上运动线型蒸发源3的方式是更优选的，这是因为线型蒸发源3之间的间隔可以自由地设定，而不用考虑保持在Y方向上的运动。

顺便提及，上述实施例是三个线型蒸发源3支撑为在X和Y方向上可运动。然而，本发明不限于该构造。三个线型蒸发源3可以支撑为通过选择性地采用第一滑动机构和第二滑动机构在X或者Y方向上可运动，该第一滑动机构由轨道构件12和滑动构件13的组合构成，而该第二滑动机构由轨道构件15和滑动构件16的组合构成。

在上述实施例中，通过安装用于在真空室的底壁10上运动每个线型蒸发源3的运动与支撑装置，线型蒸发源3在水平线上运动。然而，本发明不限于该构造。例如，如果本发明应用于沉积设备，在该沉积设备中没有示出的传送装置在Y方向上运动待加工基板2而垂直支撑它，则线型蒸发源3可以构造成通过在真空室的侧壁上安装该运动与支撑装置在垂直平面上运动。

如图5所示，蒸发源通常采用这样的一种构造，填充有蒸发材料5的坩埚6盛放在喷嘴主体7中，该喷嘴主体7由冷却护套8从外侧覆盖。如果采用如上所述的蒸发源，则因为在喷嘴主体7中放入和取出坩埚6时必须分解蒸发源的零件，所以工作效率很低。

为此，上述的和在本发明实施例中采用的线型蒸发源3构造为如图6A和6B所示。图6A和6B分别是从X和Y方向看线型蒸发源3的示意图。

如图所示的线型蒸发源3构造成坩埚21和喷嘴22可以彼此分离。坩埚21提供有圆柱部分23，而喷嘴22提供有对应于圆柱部分23的圆柱部分24。圆柱部分23在上端上形成有法兰部分25，并且同样圆柱部分24在下端上提供有对应于法兰部分25的法兰部分26。两个法兰部分25和26采用固定装置例如螺栓和螺母彼此紧紧连接。在该连接状态下，圆柱部分23和24的各自的内部空间彼此相通。因此，坩埚21和喷嘴22可以在法兰部分25和26处彼此分离。

加热器27缠绕在坩埚21的周围和喷嘴22的周围以及圆柱部分24的周围。加热器27用作加热盛放在坩埚21中的蒸发材料热源。如果加热器27的加热方法是例如采用热传导的电阻加热法，则加热器27与坩埚21紧密接触，并且通过焊接等固定于其上。围绕喷嘴22周围和围绕圆柱部分24周围的加热器27加热喷嘴22和圆柱部分24，以防止从坩埚21蒸发的材料冷却和凝固。

加热器27通过导线28连接到加热器电源29。加热器电源29适用于给加热器27提供电力。热电偶30附着到坩埚21。热电偶30用作温度探测器用于检测坩埚21的温度。由热电偶30检测到的坩埚21上的温度信息送入控制箱31。控制箱31根据从热电偶30获得的坩埚21的温度信息控制从加热器电源29到加热器27提供的电力，从而坩埚21的温度可以变为预定的温度。

通常，在真空室中的蒸发源常常也如图5所示的在坩埚附近提供有水冷等的护套(在下文称为“冷却护套”)。其目的是改善温度响应，以精确地控制从坩埚蒸发的材料量，并且在停止加热后提高坩埚的温度下降速度。

对线型蒸发源3可以安装冷却护套以便具有下述的结构。例如，第一安装结构是，成对的支柱33在其纵向上(对应于X方向)接近两端处支撑喷嘴22，并且冷却护套34围绕坩埚21，如图7A和7B所示。

参照图8A和8B，第二安装结构是，公共冷却护套34围绕坩埚21和喷嘴22。另外，线型蒸发源3在纵向侧表面上提供有适合取出和放入坩埚21的开口H。该开口H形成为具有比坩埚21大的尺寸。

坩埚21和喷嘴22构造成能够彼此分离。这样，当在坩埚21中填充蒸发材料时，坩埚21可以在法兰25和26上与喷嘴22分离。这有利于蒸发材料的填充工作。特别是，如第二种安装结构，如果线型蒸发源3提供有用于取出和放入坩埚21的开口，则有利于在线型蒸发源3中取出和放入坩埚21，或者在进行蒸发材料填充工作时置换坩埚21。如果在采用任何安装结构的情况下支柱33由金属材料制造，则忧虑的是由加热器27施加给喷嘴22的热会传递到支柱33。因此，所希望的是在喷嘴22和每个支柱33之间结合低热传导率的材料(例如陶瓷或者树脂等)制造的热绝缘构件35。

在第一和第二安装结构中，可能希望将控制坩埚21和喷嘴22在各自不同的温度，这要使加热器27围绕坩埚21周围的部分独立地作为坩埚21专用加热器，并且同样使加热器27围绕喷嘴22周围的部分独立地作为喷嘴22专用加热器。在此情况下，来自加热器27围绕坩埚21周围部分的热辐射与来自加热器27围绕喷嘴22周围部分的热辐射将发生干扰。这使得难于精确地将坩埚21和喷嘴22各自的温度控制在各自选择的温度上。

为了解决这样的困难，可以采用第三安装结构，其中隔离墙36提供在坩埚21和喷嘴22之间，以防止热辐射的干扰，如图9A和9B所示。隔离墙36通过水等冷却，并且形成为冷却护套34的部分。更具体地讲，冷却护套34是下护套34A与上护套34B结合的结构。下护套34A提供为围绕坩埚21，而上护套34B提供为围绕喷嘴22。

上护套34B安装在下护套34A上。下护套34A的顶板部分形成为隔离墙36。设置在隔离墙36的上表面上的一对底座37用于水平支撑喷嘴22。底座37由低热传导率的材料(例如热绝缘材料)制造，例如陶瓷或者树脂。所希望的是喷嘴22和底座37之间的接触面积尽可能小。

隔离墙36提供有适用于盛放喷嘴22的圆柱部分24在其中通过的孔。下护套34A在其侧壁的部分上提供有配线端口。连接到加热器27的导线28和连接到热电偶30的导线38通过该配线端口拉出到冷却护套34的外部。导线28和38的端部连接到冷却护套34之外提供的公共接线板39。

导线28和38各自的端部每个都可以与接线板39分开。具体地讲，导线28和38各自的端部与接线板39对应于导线28和38各自的端部的接线端提供有阴阳关系的连接器。该连接器取出和放入相应的一对，以易于分开导线28和38与接线板39。

在采用上述第三安装机构的情况下，隔离墙36提供在坩埚21和喷嘴22之间，以减少由于它们辐射热引起的在它们之间的热干扰。这使得能够精确地单独温度控制坩埚21和喷嘴22。

连接到加热器27的导线28和连接到热电偶30的导线38可以与接线板39分开。因此，结合了坩埚21、加热器27、导线28、热电偶30和导线38的坩埚单元完全与喷嘴22分开，如图10所示。这消除了在蒸发源在导线28和38保持连接的情况下可以运动的范围内的蒸发材料的填充工作。无需担心重复的蒸发材料的填充工作将损坏导线28和38。通过置换另一个坩埚单元可以进行蒸发材料的填充工作，而无需实际上在蒸发源附近在坩埚21中填充蒸发材料，在该另一个坩埚单元中蒸发材料已经事先填充在坩埚21中。这提高了维护性能来改善生产率。

如果采用例如高频感应加热法或者辐射加热法作为加热器27的加热法，则不必直接在坩埚21周围缠绕加热器27。这使得能够构造没有加热器27和导线28的坩埚单元。因此，可以实现降低成本的坩埚单元。

如果采用上述的高频感应加热法或者辐射加热法，则可以构造这样的线型蒸发源3，其中坩埚21和用于加热坩埚21的加热器27结构上彼此分离，如图11A和11B所示。这使得能够从用于感应加热或者辐射加热的加热器27的线圈部分取出坩埚21或者将其放入其中。如果冷却护套34(下护套34A)在其底部上形成有开口40，则坩埚21可以通过该开口40取出或者放入。因此，用于填充蒸发材料的维护工作可以显著简化以减少工作时间。

本领域的技术人员应当理解的是，在所附权利要求或者其等同特征的范围内可以根据设计需要和其它因素对其进行各种修改、结合、部分结合和替换。

本发明包含在2007年4月26日提交的日本专利局的日本专利申请JP2007-116370的相关主题事项，其全部内容在此引作参考。

Claims (6)

1、一种沉积设备，包括：

多个线型蒸发源，提供为在预定的方向上排列；和

运动与支撑机构，用于支撑该多个线型蒸发源以便在该线型蒸发源的排列方向和/或纵向方向上可单独运动。

2、根据权利要求1所述的沉积设备，其中该线型蒸发源的运动方式是自动型的。

3、根据权利要求1所述的沉积设备，其中该线型蒸发源的每一个都包括适用于盛放蒸发材料的坩埚和适用于喷射从该坩埚蒸发的蒸发材料的喷嘴，该坩埚和该喷嘴可彼此分离。

4、根据权利要求3所述的沉积设备，其中该线型蒸发源在纵向侧表面中提供有适用于取出和放入该坩埚的开口。

5、根据权利要求3所述的沉积设备，其中隔离墙提供在该坩埚和该喷嘴之间。

6、根据权利要求3所述的沉积设备，其中该线型蒸发源包括用于加热盛放在该坩埚中的蒸发材料的加热源和用于检测该坩埚的温度的温度检测装置，并且构造成包括该坩埚、该加热源和该温度检测装置的坩埚单元可以与该喷嘴分离。

Images