CN101803462A - 蒸气放出装置、有机薄膜蒸镀装置及有机薄膜蒸镀方法 - Google Patents

Abstract

提供一种有机材料蒸镀技术，该有机材料蒸镀技术能够提升蒸发材料的使用效率，并且，防止蒸发材料的经时劣化，而且，可靠地防止由蒸镀时的热导致的掩模的变形。本发明的有机材料用蒸发源，具有：喷淋板型的放出部(11)，在面内排列有多个放出口(12)；供给管(14)，设在放出部(11)内，经由喷出口(15)而向着放出部(11)的底部(11a)放出被导入的有机蒸发材料的蒸气并供给至放出部(11)内；以及冷却装置(17)，至少设在放出部(11)的放出口(12)侧的部位。冷却装置(17)，例如以将放出部(11)整体地覆盖的方式形成，在与放出部(11)的放出口(12)相对应的部位，具有使该有机蒸发材料的蒸气通过的蒸气通过孔(17a)。

Description

蒸气放出装置、有机薄膜蒸镀装置及有机薄膜蒸镀方法

技术领域

本发明涉及用于形成例如有机EL元件的发光层的有机薄膜蒸镀技术。

背景技术

一直以来，为了形成有机EL元件的发光层，使用真空蒸镀装置。在这种真空蒸镀装置中，为了对多个基板高效地进行蒸镀，有人提出了一种蒸发源，其沿着长型的蒸发容器而直线状地设置蒸发口，并使该容器向着水平方向。

但是，这种使用直线状的容器的蒸发源，由于有必要使大量的有机材料连续地蒸发，因而产生蒸发材料的使用效率的低下以及蒸发材料的经时劣化和分解等的问题

另一方面，也有人提出了以下的专利文献1中所记载的喷淋板型的蒸发源。

专利文献1：日本特开2002-249868号公报

发明内容

本发明是考虑了这种现有技术的问题而提出的，其目的在于，提供一种提升蒸发材料的使用效率并能够防止蒸发材料的经时劣化的有机材料蒸镀技术。

为了达成上述目的而提出的本发明为一种蒸气放出装置，具有：喷淋板型的放出部，在面内排列有用于放出有机蒸发材料的蒸气的多个放出口，并构成为能够加热；供给部，设在所述放出部内，将有机蒸发材料的蒸气供给至该放出部内，具有构成为对所述放出部的内壁吹出所述有机蒸发材料的蒸气的喷出口；以及冷却装置，至少设在所述放出部的所述放出口侧的部位。

本发明中，在上述发明中，上述冷却装置以将所述放出部整体地覆盖的方式形成。

本发明中，在上述发明中，上述冷却装置，在与所述放出部的放出口相对应的部位，具有使该有机蒸发材料的蒸气通过的蒸气通过孔。

本发明在如下的情况下，也具有效果。即，在上述发明中，所述放出部的放出口形成于设在该放出部的喷嘴部的前端部，并且，该喷嘴部的前端部配置在所述冷却装置的蒸气通过孔的内侧的位置。

本发明在为如下的有机薄膜蒸镀装置的情况下，也具有效果。即，在真空中经由掩模而对蒸镀对象物蒸镀有机薄膜，具备能够将蒸镀对象物搬入的蒸镀用的真空槽以及设在所述真空槽内的蒸气放出装置，所述蒸气放出装置，具有：喷淋板型的放出部，在面内排列有用于放出有机蒸发材料的蒸气的多个放出口，并构成为能够加热；供给部，设在所述放出部内，将有机蒸发材料的蒸气供给至该放出部内，具有构成为对所述放出部的内壁吹出所述有机蒸发材料的蒸气的喷出口；以及冷却装置，至少设在所述放出部的所述放出口侧的部位，其中，所述蒸气放出装置的放出口以与所述掩模相对的方式配置。

本发明为一种有机薄膜蒸镀方法，在真空中经由掩模而对蒸镀对象物蒸镀有机薄膜，其中，具有蒸发材料供给工序，在该蒸发材料供给工序中，使用在面内排列有多个放出口的喷淋板型的放出部，一边加热该放出部，一边在该放出部内对该放出部的内壁吹出并供给有机蒸发材料的蒸气，在所述蒸发材料供给工序之时，使冷却装置介于所述放出部和所述掩模之间，将从该放出部至该掩模方向的热传导遮蔽。

在本发明的情况下，由于在放出部内设有供给部，并从该供给部的喷出口对放出部的内壁吹出有机蒸发材料的蒸气，因而，与该放出部的内壁冲突的有机蒸发材料的蒸气不在放出部内析出并残留，而是被反射，并从排列在面内的多个放出口放出。

结果，依照本发明，能够在必要时供给最佳量的有机蒸发材料的蒸气，由此，即使在长时间地连续地进行蒸镀的情况下，也能够防止蒸发材料的经时劣化和分解。

另外，依照本发明，使有机材料不在放出部内析出，能够控制从放出部放出的蒸气的温度。

而且，在本发明的情况中，至少在放出部的放出口侧的部位设置冷却装置，在蒸镀时，由于将从放出部至掩模方向的热传导遮蔽，因而能够防止由蒸镀时的热导致的掩模的变形。

在本发明中，在冷却装置以将放出部整体地覆盖的方式形成的情况下，由于能够减少从放出部至掩模方向的热传导量，因而能够更可靠地防止由蒸镀时的热导致的掩模的变形。

在本发明中，当冷却装置在与放出部的放出口相对应的部位，具有使该有机蒸发材料的蒸气通过的蒸气通过孔之时，在对蒸镀对象物放出充分的量的有机材料的蒸气的同时，能够可靠地防止由蒸镀时的热导致的掩模的变形。

在该情况下，当上述放出部的放出口形成于设在该放出部的喷嘴部的前端部，并且，该喷嘴部的前端部配置在冷却装置的蒸气通过孔的内侧的位置之时，在蒸镀时，从放出部的放出口放出的有机蒸发材料蒸气不附着于冷却装置的蒸气通过孔的边缘部，能够向着蒸镀对象物顺畅地引导一定量的有机材料蒸气。

依照本发明，能够提供一种提升蒸发材料的使用效率并能够防止蒸发材料的经时劣化的有机材料蒸镀技术。

另外，依照本发明，能够可靠地防止由于蒸镀时的热导致的掩模的变形。

附图说明

图1是显示本发明的有机薄膜蒸镀装置的主要部分的概略构成立体图。

图2是显示同一有机薄膜蒸镀装置的主要部分的内部构成剖面图。

图3是显示同一有机薄膜蒸镀装置的放出部的放出口和冷却装置的蒸气通过孔的关系的平面说明图。

图4是显示同一有机薄膜蒸镀装置的蒸镀动作的剖面说明图。

图5是显示蒸发室和供给装置的内部构成剖面图。

符号说明

1：有机薄膜蒸镀装置

2：真空槽

3：蒸气供给部

3a、3b、3c：供给装置

10：蒸气放出装置

11：放出部

12：放出口

14：供给管(供给部)

14a：本体部

15：喷出口

16：加热器

17：冷却装置

17a：蒸气通过孔

20：基板(蒸镀对象物)

21：掩模

50：有机蒸发材料蒸气

具体实施方式

以下，参考附图，详细地说明本发明的实施方式。

图1是显示本实施方式的有机薄膜蒸镀装置的主要部分的概略构成立体图，图2是显示同一有机薄膜蒸镀装置的主要部分的内部构成剖面图，图3是显示同一有机薄膜蒸镀装置的放出部的放出口和冷却装置的蒸气通过孔的关系的平面说明图，图4是显示同一有机薄膜蒸镀装置的蒸镀动作的剖面说明图。

如图1和图2所示，本实施方式的有机薄膜蒸镀装置1，具有真空槽2和蒸气供给部3，该真空槽2具有与图中未显示的真空排气系连接的蒸气放出装置10，该蒸气供给部3用于将有机蒸发材料的蒸气供给至该真空槽2内。

本实施方式的蒸气供给部3具有多个供给装置3a、3b、3c以及连接于各供给装置3a、3b、3c并连接于图中未显示的真空排气系的蒸发室3A、3B、3C。

在此，各供给装置3a、3b、3c具有将用于形成有机EL装置的有机层的粒子状的有机蒸发材料各以规定量供给至各蒸发室3A、3B、3C的功能。

而且，构成为，通过阀30、31、32、33的切换，经由导入管34而将在各蒸发室3A、3B、3C蒸发得到的有机蒸发材料的蒸气引导至以下的蒸气放出装置10。

此外，通过使真空槽2内的压力低于各蒸发室3A、3B、3C内的压力，从而进行从各蒸发室3A、3B、3C至蒸气放出装置10的有机蒸发材料的蒸气的供给。

如图2所示，在真空槽2内，作为蒸镀对象物的基板20与掩模21一体地被搬入。在此，向着蒸气放出装置10侧而将掩模21配置在真空槽2内。

本实施方式的蒸气放出装置10，例如具有大致板形状的由长方体形状的筐体构成的放出部11。

该放出部11例如由金属材料形成，在与基板20相对的面，设有多个放出口12。

在本实施方式的情况中，在放出部11的上部，沿铅直上方、即向着基板20的方向，设有多个圆锥台形状的喷嘴部13，在各喷嘴部13的前端部，形成有例如圆形的放出口12。

另一方面，在放出部11的内部，设有供给管(供给部)14。

该供给管14连接于上述的导入管34，在放出部11的内部空间，隔开规定的间隔而设有多个例如向着图1中的X轴方向直线状地延伸的圆筒管状的本体部14a。

而且，在该供给管14的本体部14a的下侧部分，隔开规定的间隔而设有多个用于将有机蒸发材料的蒸气导入至放出部11内的喷出口15。

在本实施方式中，各喷出口15配设于供给管14的正下方的位置，由此构成为，各喷出口15与放出部11的底部(内壁)11a相对。

另外，在放出部11的外表面部，例如设有电阻加热型的加热器16。该加热器16卷绕于放出部11的外表面部，并连接于图中未显示的电源。

而且，在该加热器16的周围，设有由绝热材料形成的冷却装置17。

该冷却装置17以使图中未显示的冷却介质循环的方式而构成。而且，冷却装置17通过将放出部11整体地覆盖而使加热器16的热不传导至掩模21。

另外，如图2及图3所示，在冷却装置17的上(顶)部，在对应于放出部11的放出口12的部分，设有例如圆形的蒸气通过孔17a，并构成为确保蒸发材料的蒸气的顺畅的放出。

在本实施方式的情况中，蒸气通过孔17a的口径形成为分别大于放出部11的放出口12的口径。而且，各喷嘴部13的前端部配置在冷却装置17的各蒸气通过孔17a的内侧，且配置在不从各蒸气通过孔17a突出的位置。

而且，通过这种构成，使得在蒸镀时，从放出部11的放出口12放出的有机蒸发材料蒸气50不附着于冷却装置17的蒸气通过孔17a的边缘部。

在具有这种构成的本实施方式中，在基板20上进行有机薄膜的蒸镀的情况下，如图2和图4所示，经由导入管34而将从各供给装置3a、3b、3c供给并在各蒸发室3A、3B、3C得到的规定量的有机蒸发材料蒸气50导入至供给管14内。

然后，从供给管14的各喷出口15向着加热中的放出部11内的底部11a而将有机蒸发材料蒸气50喷出至例如铅直下方。

结果，与放出部11的底部11a冲突的有机蒸发材料蒸气50，不在放出部11的底部11a析出并残留，而是被反射并充满于放出部11内，由此从多个放出口12被放出，然后，经由掩模21而到达基板20。

依照这种本实施方式，能够在必要时将最佳量的有机蒸发材料蒸发，由此，即使在长时间地连续进行蒸镀的情况下，也能够防止蒸发材料的经时劣化和分解。

尤其是，在本实施方式中，构成为加热放出部11，并且，构成为从供给管14的喷出口15对放出部11的底部11a吹出有机蒸发材料蒸气50，因而，能够使有机材料在放出部11内不析出，并控制从放出部11放出的蒸气的温度。

另外，在本实施方式中，供给管14形成为管状，并构成为从喷出口15对放出部11的底部11a壁面吹出有机蒸发材料蒸气50，能够大范围地连续地供给少量的有机蒸发材料，因而能够使有机蒸发材料蒸气50在放出部11内均匀地分散。

而且，在本实施方式的情况中，在放出部11的放出口12侧的部位设置冷却装置17，在蒸镀时，遮蔽从放出部11至掩模21方向的热传导，因而能够防止由蒸镀时的热导致的掩模21的变形。

尤其是，冷却装置17以将放出部11整体地覆盖的方式形成，并且，在与放出部11的放出口12对应的部位，具有使有机蒸发材料蒸气50通过的蒸气通过孔17a，因而在对基板20放出充分的量的有机蒸发材料蒸气50的同时，也能够可靠地防止由蒸镀时的热导致的掩模21的变形。

而且，在本实施方式中，放出部11的放出口12形成于喷嘴部13的前端部，并且，该喷嘴部13的前端部配置在冷却装置17的蒸气通过孔17a的内侧的位置，因而，在蒸镀时，从放出部11的放出口12放出的有机蒸发材料蒸气50不附着于冷却装置17的蒸气通过孔17a的边缘部，能够向着基板20顺畅地引导一定量的有机蒸发材料蒸气50。

另外，本发明并不限于上述的实施方式，能够进行各种变更。

例如，本发明并不仅适用于用于形成有机EL元件的发光层的真空蒸镀装置，也能够适用于形成各种有机薄膜的装置。

但是，本发明，在适用于用于形成有机EL发光元件的发光层的装置的情况下，最有效。

另外，从膜厚的均匀化和蒸发材料的使用效率的提升的观点出发，在蒸镀时，也能够将掩模21和基板20与放出部11相对地摇动。

尤其是，在上述实施方式的情况中，优选由例如图2或图4中所示的驱动机构18沿与材料供给部14的本体部14a延伸的方向正交的方向(图1中的Y轴方向)将掩模21和基板20摇动。由此，能够进行更均匀的成膜。

接下来，参照图5，说明蒸发室3A～3C和供给装置3a～3c的一个示例。

图5的符号81表示加热槽81，在此，加热槽81由隔壁85将内部区分，由被区分的一方构成蒸发室3A～3C，由另一方构成气体加热装置80a。

在此，加热槽81配置在真空槽2的外部，但是，加热槽81也能够配置在真空槽2的内部。

在蒸发室3A～3C的内部，配置有蒸发装置94。该蒸发装置94由金属形成，作为其上部表面的蒸发面98平滑，相对于水平方向而以角度θ倾斜(0＜θ＜90°)。

在气体加热装置80a的内部，配置有加热过滤器82。该加热过滤器82由多孔质SiC、网状SiC或金属制网的层积体、其他能够使气体透过且即使升温至高温也不分解或放出气体的材料所构成。

在加热槽81的侧面、底面、表面，配置有加热器89，构成为如果由加热电源88将加热器89通电并使其发热，则加热槽81升温，加热过滤器82和蒸发装置94由来自加热槽81的热传导和辐射加热。也可以在加热槽81的外部配置感应加热线圈，并通过交变磁场对加热过滤器82或蒸发装置94进行感应加热。

在加热槽81的内部，跨越气体加热装置80a和蒸发室3A～3C而配置有连接配管93。隔壁85是气体无法通过的材料，连接配管93的一端在蒸发室3A～3C内开口，另一端在气体加热装置80a内开口，气体加热装置80a和蒸发室3A～3C由连接配管93连接，气体加热装置80a内的气体能够通过连接配管93而移动至蒸发室90a。

蒸发室3A～3C连接于真空排气系103，如果对蒸发室3A～3C进行真空排气，则气体加热装置80a内的气体也经由连接配管93而被进行真空排气，能够使蒸发室3A～3C和气体加热装置80a的内部成为真空氛围。但是，在蒸气产生时，以所产生的蒸气不排出的方式将蒸发室3A～3C和真空排气系103隔断。

在气体加热装置80a，连接有运载气体供给系84。从运载气体供给系84供给由不与有机材料反应的Ar或Xe等稀有气体构成的运载气体。(在有机材料蒸气反应的情况下，氮气不适合于作为运载气体)。如果从运载气体供给系84将运载气体供给至气体加热装置80a，则运载气体通过加热过滤器82的微小孔或网眼而进入连接配管93的内部，在连接配管93内流动，并被导入至蒸发室3A～3C内。

加热过滤器82由加热器89加热，运载气体在通过加热过滤器82的期间，被加热至高于有机材料的蒸发温度且低于分解温度的温度。

供给装置3a～3c具有箱室71和原料供给管72，在蒸发室3A～3C的上方，配置有箱室71。

原料供给管72的上端气密地连接于箱室71的下端，下端气密地插入蒸发室3A～3C的内部。箱室71的内部和蒸发室3A～3C的内部由原料供给管72连接，如果对蒸发室3A～3C的内部进行真空排气，则也对箱室71的内部和原料供给管72的内部进行真空排气。

箱室71被密闭，当对箱室71、原料供给管72、蒸发室3A～3C进行真空排气时，大气不侵入。

在原料供给管72的内部，配置有旋转轴76，该旋转轴76在侧面形成有螺纹牙和螺纹沟。在此，原料供给管72和旋转轴76铅直地配置。

旋转轴76的螺纹牙和原料供给管72的内壁面接触，或者以微小的间隙接近，箱室71的内部通过螺纹沟而连接于蒸发室3A～3C。螺纹沟相对于水平方向的倾斜角度变小，在旋转轴76静止的状态下，即使在箱室71的内部配置有比螺纹沟的大小更小的粉体，也不洒落至蒸发室3A～3C内。

在箱室71的内部，配置有上述的有机蒸发材料78。有机蒸发材料78是有机薄膜的母材和发色剂混合的粉体，在各供给装置3a～3c的箱室71中，可以配置不同种类(颜色)的有机蒸发材料78，也可以配置相同种类的有机蒸发材料78。

图5的符号79表示具有马达等的旋转装置，旋转轴76连接于旋转装置79。如果使旋转装置79进行动作，则旋转轴76以其中心轴线为中心而在原料供给管72内不上升也不下降地进行旋转。

在旋转轴76静止的状态下，箱室71内的有机蒸发材料78不移动，但是，如果使旋转轴76旋转，则有机蒸发材料78通过螺纹沟而进入原料供给管72的内部，沿着原料供给管72的螺纹沟而移动至下方。

原料供给管72的下端插入蒸发室3A～3C的内部，连接于连接配管93，构成为原料供给管72的内部和连接配管93的内部连通。

螺纹沟的下端在原料供给管72内开放，通过旋转轴76的旋转而移动至下方并到达螺纹沟的下端的有机蒸发材料78从螺纹沟内落下至连接配管93的内周面上。

当使旋转轴76缓慢地旋转时，有机蒸发材料78在螺纹沟内的移动量和旋转轴76的旋转量处于一对一的关系，如果预先求出旋转量和落下量的关系，则能够使所期望的量的有机蒸发材料78从原料供给管72落下。在缓慢地旋转的情况下，能够连续地使其每次落下少量。

连接配管93的位于蒸发室3A～2C内的端部位置和有机蒸发材料78落下的位置之间的部分倾斜，构成端部的开口96比落下位置更为下方。所以，落下至连接配管93的内周面上的有机蒸发材料78向着开口96而在连接配管93的内周面上滑落。

开口96配置在蒸发装置94的蒸发面98的正上方，到达开口96的有机蒸发材料78从开口96落下至蒸发面98上。

落下至蒸发面98上的有机蒸发材料78散布在蒸发面98上。由于蒸发面98倾斜，因而，有机蒸发材料78以扩散的状态在蒸发面98上滑落。

落下至蒸发面98上的有机蒸发材料78，在室温下为粉体，但是，如果被加热至蒸发温度以上，则蒸发并产生有机蒸发材料蒸气50。蒸发装置94由加热器89预先升温至高于有机蒸发材料78的蒸发温度的温度，在蒸发面98上，供给有在蒸发面98上滑落并在到达下端之前(即，在滑落的期间)能够全部蒸发的量的有机蒸发材料79，因而，有机蒸发材料78在散布于蒸发面98上之后，立即开始蒸发，一边滑落一边蒸发，不到达下端就从蒸发面98上消失。

当有机蒸发材料78落下至蒸发面98上时，进行真空槽内的真空排气，但是，蒸发室3A～3C和真空排气系103之间的阀预先关闭，不使由于有机蒸发材料78的蒸发而在蒸发室3A～3C内生成的有机蒸发材料蒸气50不通过供给管14就被进行真空排气。

蒸发室3A～3C和供给管14由导入管34连接。当有机蒸发材料78落下至蒸发面98上时，从落下前将运载气体供给至气体加热装置80a，预先将加热后的运载气体导入蒸发室3A～3C内。

如果使加热后的运载气体所流动的连接配管93的开口96向着蒸发面98的有机蒸发材料78所蒸发的部分，并将加热后的运载气体吹出至该部分，则有机蒸发材料蒸气50和加热后的运载气体在蒸发室3A～3C内均匀地混合，该混合气体通过导入管34而被导入至蒸气放出装置10。

通过控制从运载气体供给系84供给至气体加热装置80a的运载气体的流量，使得供给管14的内部压力成为在供给管14的内部形成混合气体(运载气体和有机材料蒸气的混合气体)的粘性流的大小，供给管14的各本体部14a的内部，从基端至前端被大致相等的压力的混合气体充满。

另外，对真空槽2的内部继续进行直接真空排气，供给管14的周围的压力比供给管14的内部压力更为低压。结果，从各喷出孔15分别以相等的流速放出混合气体，有机蒸发材料蒸气50通过冷却装置17的蒸气通过孔17a和掩模21的贯通孔，以均一的每单位面积的密度而到达基板20表面。

通过导入运载气体，即使在有机蒸发材料蒸气50的导入量少的情况下，也能够使供给管14内的压力成为能够在从本体部14a的前端至基端部分之间从喷出孔15均匀地放出蒸气的压力。

另外，即使在改变有机蒸发材料蒸气50的产生量的情况下，通过改变运载气体的导入量，也能够调整供给管14内的压力。因此，能够改变有机蒸发材料蒸气50的产生量，即能够调整成膜速度。

由于从各本体部14a的基端至前端，等量的有机材料蒸气到达基板表面，因而得到无偏倚的有机薄膜。

Claims (6)

1.一种蒸气放出装置，具有：

喷淋板型的放出部，在面内排列有用于放出有机蒸发材料的蒸气的多个放出口，并构成为能够加热；

供给部，设在所述放出部内，将有机蒸发材料的蒸气供给至该放出部内，具有构成为对所述放出部的内壁吹出所述有机蒸发材料的蒸气的喷出口；以及

冷却装置，至少设在所述放出部的所述放出口侧的部位。

2.根据权利要求1所述的蒸气放出装置，其特征在于，所述冷却装置以将所述放出部整体地覆盖的方式形成。

3.根据权利要求2所述的蒸气放出装置，其特征在于，所述冷却装置，在与所述放出部的放出口相对应的部位，具有使该有机蒸发材料的蒸气通过的蒸气通过孔。

4.根据权利要求3所述的蒸气放出装置，其特征在于，所述放出部的放出口形成于设在该放出部的喷嘴部的前端部，并且，该喷嘴部的前端部配置在所述冷却装置的蒸气通过孔的内侧的位置。

5.一种有机薄膜蒸镀装置，在真空中经由掩模而对蒸镀对象物蒸镀有机薄膜，

具备能够将蒸镀对象物搬入的蒸镀用的真空槽以及设在所述真空槽内的蒸气放出装置，

所述蒸气放出装置，具有：

喷淋板型的放出部，在面内排列有用于放出有机蒸发材料的蒸气的多个放出口，并构成为能够加热；

供给部，设在所述放出部内，将有机蒸发材料的蒸气供给至该放出部内，具有构成为对所述放出部的内壁吹出所述有机蒸发材料的蒸气的喷出口；以及

冷却装置，至少设在所述放出部的所述放出口侧的部位，

其中，所述蒸气放出装置的放出口以与所述掩模相对的方式配置。

6.一种有机薄膜蒸镀方法，在真空中经由掩模而对蒸镀对象物蒸镀有机薄膜，其中，

具有蒸发材料供给工序，在该蒸发材料供给工序中，使用在面内排列有多个放出口的喷淋板型的放出部，一边加热该放出部，一边在该放出部内对该放出部的内壁吹出并供给有机蒸发材料的蒸气，

在所述蒸发材料供给工序之时，使冷却装置介于所述放出部和所述掩模之间，将从该放出部至该掩模方向的热传导遮蔽。

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