CN108026630A - 蒸镀源和蒸镀装置以及蒸镀膜制造方法 - Google Patents

蒸镀源和蒸镀装置以及蒸镀膜制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供材料利用效率比以往高的蒸镀源。蒸镀源(10)包括:蒸镀颗粒射出单元(30),其具有:各自具有至少1个蒸镀喷嘴(32、52)且在垂直方向上彼此隔开间隔地叠层的多段的喷嘴单元、和设置在各段的蒸镀喷嘴之间的至少1个空间部(43);和与至少1个空间部(43)连接的真空排气单元(14)。

Description

蒸镀源和蒸镀装置以及蒸镀膜制造方法
技术领域
本发明涉及蒸镀源和包括该蒸镀源的蒸镀装置、以及使用该蒸镀装置制造(即,形成)蒸镀膜的蒸镀膜制造方法。
背景技术
包括利用有机材料或无机材料的电场发光(Electro luminescence;以下,记为“EL”)的EL元件的EL显示装置为全固体型,具有自发光性,低电压驱动、高速响应性优异,作为下一代显示器技术的候补进行了开发。
EL元件通常通过在减压下(高真空下)使蒸镀颗粒(被成膜成分)经由形成有规定图案的开口的蒸镀掩模(也被称为阴影掩模)蒸镀在被成膜基板上的真空蒸镀法来成膜。此时,作为被成膜基板使用大型基板的大型基板成膜技术,不需要与大型的被成膜基板同等大小的蒸镀掩模和蒸镀源的扫描蒸镀法有前途。在扫描蒸镀法中,使用比被成膜基板小的蒸镀源,或者使用比被成膜基板小的蒸镀掩模和蒸镀源,进行一边扫描被成膜基板一边进行成膜的扫描成膜。
在利用真空蒸镀法的成膜中,在能够将内部保持在减压状态的真空室内,配置包括加热部和射出口的蒸镀源,在高真空下对蒸镀材料进行加热而使蒸镀材料蒸发或升华。由加热部加热而蒸发或升华后的蒸镀材料,作为蒸镀颗粒从射出口向外部射出,附着在被成膜基板上。
然而,由加热部加热而蒸发或升华后的蒸镀材料,在蒸镀源的内壁(即收容加热部的保持件的内壁)发生散射,或者蒸镀颗粒彼此反复碰撞后,从射出口射出。
由于这样的蒸镀颗粒的散射,从射出口射出的蒸镀颗粒向各个方向射出。
在真空蒸镀法中,向被成膜基板射出的蒸镀颗粒有助于成膜,但是其以外的蒸镀颗粒对成膜没有贡献。因此,在真空蒸镀法中,除了沉积在被成膜基板上的蒸镀膜以外,全部成为材料的损失。因此,蒸镀颗粒的指向性越低,材料利用效率越低。
因此,近年来提出了,通过限制蒸镀颗粒的飞散方向来提高蒸镀颗粒的指向性,由此将蒸镀颗粒适当地导向蒸镀区域的方法(例如专利文献1等)。
专利文献1中公开了通过使用控制蒸镀颗粒的飞来方向的控制板来控制蒸镀颗粒的流动(蒸镀流),使蒸镀材料的利用效率提高,并且使成膜品质提高,进行均匀的蒸镀。
专利文献1所记载的蒸镀装置,在真空室内配备成为蒸镀对象的被成膜基板和蒸镀源,使从蒸镀源放出的蒸镀颗粒附着在被成膜基板上,由此在被成膜基板上形成未图示的蒸镀膜。
专利文献1所记载的蒸镀源包括3个叠层的框体。在这些框体的周围,缠绕有加热用的线圈。
最下层的框体是通过收容并加热蒸镀材料而产生蒸镀颗粒的加热部(蒸镀颗粒产生部)。剩余的2个框体是对从作为加热部的最下层的框体向被成膜基板去的蒸镀颗粒的方向进行控制的蒸镀流控制层(蒸镀流控制部)。
在用作蒸镀流控制层的上述2个框体中形成有:由在从用作加热部的最下层的框体向被成膜基板去的方向上竖立设置的控制板分隔而成的喷嘴状的多个流通区域(蒸镀喷嘴、射出口)。
由此,从加热部经由各流通区域而放出的蒸镀颗粒的飞散方向被控制为沿着各流通区域的控制板的侧面的方向。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本公开特许公报“特开2004-137583号公报(2004年5月13日公开)”
发明内容
发明要解决的技术问题
在专利文献1中,对蒸镀颗粒在作为控制板的排列方向的X轴方向的飞散进行了控制。然而,在专利文献1所记载的蒸镀装置中,流通区域内的压力高,真空室内的压力低,因此,流通区域内的压力与真空室内的压力的压力差大。
因此,在专利文献1所记载的蒸镀装置中,结果,在流通区域的出口处发生颗粒散射,向作为控制板的排列方向的X轴方向飞散的不需要的蒸镀颗粒多。
其结果,在专利文献1所记载的结构中,X轴方向的蒸镀膜的膜厚分布宽,材料利用效率低。
特别是在使用扫描蒸镀法进行扫描成膜的情况下,为了控制蒸镀流,优选在蒸镀源上配置被称为限制板的未图示的膜厚分布限制部件,在其上固定配置未图示的蒸镀掩模,进一步在其上配置被成膜基板200。
在专利文献1所记载的结构中,X轴方向的蒸镀膜的膜厚分布宽,因此,在该情况下,由限制部件进行的蒸镀流控制变多。因此,有助于成膜的材料利用效率进一步变低。
本发明是鉴于上述问题而做出的,其目的在于提供材料利用效率比以往高的蒸镀源和蒸镀装置以及蒸镀膜制造方法。
用于解决技术问题的手段
为了解决上述的技术问题,本发明的一个方式的蒸镀源包括蒸镀颗粒射出部和真空排气单元,上述蒸镀颗粒射出部具有:各自具有至少1个蒸镀喷嘴且在垂直方向上彼此隔开间隔地叠层的多段的蒸镀喷嘴部;和设置在上述多段的蒸镀喷嘴部中的各段的蒸镀喷嘴之间的至少1个空间部,上述蒸镀颗粒射出部通过上述蒸镀喷嘴射出蒸镀颗粒,上述真空排气单元具有至少1个真空泵,且与上述至少1个空间部连接。
为了解决上述的技术问题,本发明的一个方式的蒸镀装置是在被成膜基板上形成规定的图案的蒸镀膜的蒸镀装置,其特征在于,包括包含上述蒸镀源的蒸镀单元。
为了解决上述的技术问题,本发明的一个方式的蒸镀膜制造方法是使用上述蒸镀装置在被成膜基板上形成蒸镀膜的蒸镀膜制造方法,其特征在于:调整上述空间部的压力,使其比夹着上述空间部的蒸镀喷嘴部中的蒸镀颗粒射出方向上游侧的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴内的压力低、且比夹着上述空间部的蒸镀喷嘴部中的蒸镀颗粒射出方向下游侧的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴内的压力高,在减压气氛下,使上述蒸镀颗粒从上述蒸镀源射出并使上述蒸镀颗粒附着在上述被成膜基板上。
发明效果
根据本发明的一个方式,能够提供材料利用效率比以往高的蒸镀源和蒸镀装置以及蒸镀膜制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的蒸镀源的概略构成的立体图。
图2是表示图1所示的蒸镀源的概略构成的平面图。
图3是表示本发明的实施方式1的蒸镀装置的主要部分的概略构成的立体图。
图4是示意性地表示本发明的实施方式1的蒸镀源的主要部分的概略构成的图。
图5的(a)~(c)是用于对n值的导出进行说明的图。
图6是表示本发明的实施方式1的蒸镀装置的效果的图。
图7是表示本发明的实施方式2的蒸镀源的概略构成的立体图。
图8是表示图7所示的蒸镀源的概略构成的平面图。
图9是表示本发明的实施方式2的蒸镀源的效果的图。
图10是表示本发明的实施方式3的蒸镀源的概略构成的立体图。
图11是表示本发明的实施方式3的蒸镀源的效果的图。
图12是表示本发明的其他实施方式的变形例1的一个例子的蒸镀装置的主要部分的概略构成的立体图。
图13的(a)是表示本发明的其他实施方式的变形例2的蒸镀源的概略构成的立体图,(b)是表示(a)所示的蒸镀源的主要部分的概略构成的正面图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式的一个例子详细地进行说明。
〔实施方式1〕
根据图1~图6对本发明的一个实施方式进行说明如下。
图1是表示本实施方式的蒸镀源10的概略构成的立体图。图2是表示图1所示的蒸镀源10的主要部分的概略构成的平面图。图3是表示本实施方式的蒸镀装置100的主要部分的概略构成的立体图。图4是示意性地表示本实施方式的蒸镀源10的主要部分的概略构成的图。
此外,在图1~图3中,为了方便图示,将蒸镀喷嘴32、52的数量、限制板开口71的数量、掩模开口81的数量等省略了一部分,并且将各构成要素的形状简化地表示。
本实施方式的蒸镀装置100(成膜装置)和蒸镀膜制造方法(成膜方法、蒸镀方法)特别在有机EL显示装置等EL显示装置中的构成EL元件的发光层等EL层的蒸镀(成膜)中有用。
以下,作为一个例子,例如列举以下情况为例进行说明:在基板上排列有红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的各色的有机EL元件作为子像素的RGB全彩显示的有机EL显示装置的制造中应用本实施方式的蒸镀装置100和蒸镀膜制造方法,利用RGB分涂方式,形成有机EL元件的发光层(有机膜)作为蒸镀膜302。
然而,本实施方式并不限定于此,本实施方式的蒸镀装置100和蒸镀膜制造方法能够应用于以有机EL显示装置和无机EL显示装置的制造为代表的所有利用气相生长技术的器件的制造。
此外,以下,将沿着被成膜基板200的基板搬送方向(扫描方向)的水平方向轴作为Y轴,将沿着与被成膜基板200的扫描方向垂直的方向的水平方向轴作为X轴,将被成膜基板200的被成膜面201的法线方向且与X轴和Y轴垂直的垂直方向轴(上下方向轴)作为Z轴进行说明。另外,将X轴方向作为行方向(第一方向),将Y轴方向作为列方向(第二方向),为了方便说明,只要没有特别说明,以Z轴的朝上的箭头一侧作为上(侧)进行说明。
<蒸镀装置100的概略构成>
如图3所示,本实施方式的蒸镀装置100包括蒸镀单元1、真空室2、基板搬送装置3(基板移动装置)、真空泵4(第一真空泵、真空排气装置)和未图示的防附着板、控制装置等。
另外,上述蒸镀单元1包括蒸镀源10、闸门60、限制板单元70、蒸镀掩模80、和保持这些蒸镀源10、闸门60、限制板单元70、蒸镀掩模80的未图示的各种保持部件。
如图1~图3所示,蒸镀源10包括蒸镀颗粒产生单元11、配管12、蒸镀源主体13和真空排气单元14。另外,真空排气单元14包括配管15、16和真空泵17(第二真空泵、真空排气装置)。其中,蒸镀源主体13和配管12、15的一部分,与基板搬送装置3、闸门60、限制板单元70、蒸镀掩模80、未图示的各种保持部件和防附着板一起配置在真空室2内。
配管12、15的一部分、配管16、蒸镀颗粒产生单元11、真空泵4、17和未图示的控制装置设置在真空室2的外部。
另外,希望如图1、图3和图4所示,在真空排气单元14的真空排气路径的一部分(真空泵17的真空排气路径上游侧)设置有蒸镀颗粒回收部46。
如图3所示,被成膜基板200、蒸镀掩模80、限制板单元70、闸门60和蒸镀源10,沿着Z轴方向从被成膜基板200侧依次例如隔开一定距离相对配置。其中,蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10彼此的位置关系(即,X轴、Y轴、Z轴的位置关系)被固定。
被成膜基板200、蒸镀掩模80、限制板单元70、闸门60和蒸镀源10根据需要分别由未图示的保持部件保持。此外,蒸镀掩模80、限制板单元70、闸门60和蒸镀源10具有上述的位置关系时,可以由同一个保持部件保持,也可以分别由不同的保持部件保持。
此外,以下,列举以下情况为例进行说明:在蒸镀源10配置在被成膜基板200的下方且被成膜基板200的被成膜面201朝向下方的状态下,使蒸镀颗粒从下方向上方蒸镀(向上沉积),并且蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10分别通过保持部件或者直接被固定在真空室2的任一内壁。然而,本实施方式并不限定于此。
以下,对上述各构成要素详细地进行说明。
(真空室2)
真空室2是能够将内部保持在减压状态(真空状态)的、具有能够密闭地设置的成膜室的成膜容器。为了在蒸镀时将该真空室2内保持在真空状态(规定的真空度),在该真空室2设置有经由设置在该真空室2的未图示的排气口对真空室2内进行真空排气的真空泵4。如上所述,该真空泵4设置在真空室2的外部。
真空室2优选被保持在高真空状态,真空室2内(即真空室内空间2a)的真空度(到达真空度)优选为1×10-3Pa以上(换言之,压力为1.0×10-3Pa以下)。
通过成为1.0×10-3Pa以上的真空度,蒸镀颗粒301的平均自由程可以得到充分需要的值。
当真空室内空间2a的真空度小于1.0×10-3Pa时,有可能蒸镀颗粒301的平均自由程变短,蒸镀颗粒301被散射从而到达被成膜基板200的到达效率降低,或者准直成分变少。其结果,有可能产生成膜图案模糊。
因此,在本实施方式中,使真空室内空间2a的真空到达率为1.0×10-3Pa以上(换言之,使真空室内空间2a的压力为1.0×10-3Pa以下)。
(蒸镀源10)
蒸镀源10通过在真空下对作为成膜材料的蒸镀材料进行加热而使其蒸发或升华,将有机发光材料等蒸镀材料作为蒸镀颗粒301射出(放出)。
如上所述,本实施方式的蒸镀源10包括蒸镀颗粒产生单元11、配管12、蒸镀源主体13和真空排气单元14。
蒸镀颗粒产生单元11是通过对蒸镀材料进行加热而产生蒸镀颗粒301的蒸镀颗粒产生部(蒸镀颗粒产生源)。
蒸镀颗粒产生单元11包括:在内部收纳蒸镀材料的被称为坩埚或舟皿的加热容器;和设置在该加热容器的周围,调整和控制加热容器的温度而对加热容器内的蒸镀材料进行加热的加热装置(加热器)。
蒸镀颗粒产生单元11通过利用加热装置对加热容器内的蒸镀材料进行加热使其蒸发(在蒸镀材料为液体材料的情况下)或升华(在蒸镀材料为固体材料的情况下)而使蒸镀材料气化,产生气态的蒸镀颗粒301(蒸镀颗粒气体)。因此,通过如上所述将蒸镀颗粒产生单元11设置在真空室2的外部,具有容易进行蒸镀材料的补充和更换的优点。
配管12是将蒸镀颗粒产生单元11和蒸镀源主体13连结的负载锁定式的配管。
蒸镀源主体13包括蒸镀颗粒扩散单元20和蒸镀颗粒射出单元30。
蒸镀颗粒扩散单元20是蒸镀颗粒扩散部,其包括为了使蒸镀颗粒301从蒸镀颗粒射出单元30中的面向蒸镀源10的外部的蒸镀喷嘴52均匀地射出,而使向蒸镀颗粒射出单元30供给的蒸镀颗粒301扩散的扩散空间。
如图1所示,蒸镀颗粒扩散单元20由中空的蒸镀颗粒扩散容器构成,在内部包括蒸镀颗粒扩散室21作为使从蒸镀颗粒产生单元11导入的蒸镀颗粒301扩散的扩散空间。
希望蒸镀颗粒扩散室21具有相对于蒸镀颗粒射出单元30的各蒸镀喷嘴32、52足够大的空间。由此,能够从全部蒸镀喷嘴52大致均匀地射出蒸镀颗粒301。此外,关于上述蒸镀喷嘴32、52,将在后面进行说明。
在蒸镀颗粒扩散单元20设置有向内部(即蒸镀颗粒扩散室21内)导入蒸镀颗粒301的蒸镀颗粒导入口22。配管12与蒸镀颗粒导入口22连接。由此,从蒸镀颗粒产生单元11经由配管12向蒸镀颗粒扩散单元20供给(输送)蒸镀材料。
只要能够使蒸镀颗粒301均匀地扩散,蒸镀颗粒导入口22的位置和数量就没有特别限定,例如优选设置在蒸镀颗粒扩散单元20的X轴方向两端部(即X轴方向的两端面23)。
蒸镀颗粒扩散单元20例如具有筒形状(圆筒形状,即中空的圆柱形状)。
蒸镀颗粒扩散单元20在其周面24(即,与在图1中用点划线表示的圆筒轴25平行的圆筒面)的一部分与蒸镀颗粒射出单元30连结。由此,蒸镀颗粒扩散单元20和蒸镀颗粒射出单元30彼此被一体化。
在蒸镀颗粒扩散单元20的周面24的与蒸镀颗粒射出单元30连结的连结部,设置有将蒸镀颗粒301向蒸镀颗粒射出单元30送出的送出口26(蒸镀颗粒扩散单元开口部)。
另一方面,蒸镀颗粒射出单元30包括多段的喷嘴部(蒸镀喷嘴部),并且在各段的喷嘴部之间包括与真空排气系统(真空排气单元)连接的空间部。
图1~图3所示的蒸镀颗粒射出单元30包括第一喷嘴单元31(第一蒸镀喷嘴部)和第二喷嘴单元51(第二蒸镀喷嘴部)作为喷嘴部。另外,上述蒸镀颗粒射出单元30在上述第一喷嘴单元31与第二喷嘴单元51之间包括形成作为上述空间部的空间部43的压力调整单元41。
第一喷嘴单元31、压力调整单元41和第二喷嘴单元51各自为块状的单元,从蒸镀颗粒扩散单元20侧依次叠层而一体化。
第一喷嘴单元31和第二喷嘴单元51是以XY平面为主面的板状部件,例如在俯视时具有以X轴方向为长轴的矩形状(长方形状)。
在第一喷嘴单元31中,沿着X轴方向以一定间距设置有多个作为在上下方向上贯通的喷嘴状的开口部的蒸镀喷嘴32(喷嘴开口、第一蒸镀喷嘴;以下,有时记为“第一段喷嘴”)。
各蒸镀喷嘴32在俯视时具有以Y轴方向为长轴方向的矩形状。即,各蒸镀喷嘴32在俯视时形成为与Y轴方向平行的第一边32a为长边、与X轴方向平行的第二边32b为短边的矩形状。
各蒸镀喷嘴32以在俯视时各蒸镀喷嘴32的长边与Y轴平行且彼此相对的方式设置。因此,在X轴方向上相邻的蒸镀喷嘴32之间,沿着X轴方向以一定间距排列有多个形成蒸镀喷嘴32的喷嘴壁的控制板33(非开口部)作为遮蔽部。
另外,在第二喷嘴单元51中,沿着X轴方向以一定间距设置有多个由在上下方向上贯通的喷嘴状的开口部构成的蒸镀喷嘴52(喷嘴开口、第二蒸镀喷嘴;以下,有时记为“第二段喷嘴”)。
各蒸镀喷嘴52与蒸镀喷嘴32同样在俯视时具有以Y轴方向为长轴方向的矩形状。因此,各蒸镀喷嘴52在俯视时形成为与Y轴方向平行的第一边52a为长边、与X轴方向平行的第二边52b为短边的矩形状。
各蒸镀喷嘴52以在俯视时各蒸镀喷嘴52的长边与Y轴平行且彼此相对的方式设置。因此,在X轴方向上相邻的蒸镀喷嘴52之间,沿着X轴方向以一定间距排列有多个形成蒸镀喷嘴52的喷嘴壁的控制板53(非开口部)作为遮蔽部。
各蒸镀喷嘴32形成为与Y轴方向平行的第一边32a的长度(Y轴方向的开口宽度d1)比各蒸镀喷嘴32的与Z轴方向平行的第三边32c的长度(深度、喷嘴长度d3)长。
另外,各蒸镀喷嘴52形成为在俯视时,与Y轴方向平行的第一边52a的长度(Y轴方向的开口宽度d11)比各蒸镀喷嘴52的与Z轴方向平行的第三边52c的长度(深度、喷嘴长度d13)长。
在此,Y轴方向表示被成膜基板200的扫描方向,换言之,表示被成膜基板200的搬送方向。另外,Z轴方向表示蒸镀颗粒射出单元30的蒸镀颗粒301的射出方向。
在如上所述一边搬送被成膜基板200一边进行成膜的情况下,为了加快生产节拍时间,希望被成膜基板200通过蒸镀颗粒射出单元30的开口区域(即蒸镀喷嘴32、52上)的时间尽可能短。然而,蒸镀源10的成膜速率(蒸镀速率、成膜速度)的上限存在极限。因此,在以一定的速度搬送被成膜基板200并进行成膜的情况下,被成膜基板200的搬送方向上的蒸镀喷嘴32、52的开口宽度(Y轴方向的开口宽度d1、d11)越长,能够形成越厚的蒸镀膜302。因此,就蒸镀喷嘴32、52而言,通过以各蒸镀喷嘴32、52的Y轴方向的开口宽度d1、d11比各蒸镀喷嘴32、52的Z轴方向的喷嘴长度d3、d13长的方式形成各蒸镀喷嘴32、52,能够加快生产节拍时间。
蒸镀颗粒扩散单元20的送出口26,与位于蒸镀颗粒射出单元30的最下段的第一喷嘴单元31的蒸镀喷嘴32连结。送出口26例如在俯视时具有与蒸镀喷嘴32相同的形状,通过将送出口26的开口端和蒸镀喷嘴32的开口端彼此连接,送出口26与蒸镀喷嘴32连结。
另外,蒸镀颗粒扩散单元20形成为在蒸镀颗粒扩散单元20与蒸镀颗粒射出单元30之间不形成间隙而与蒸镀颗粒射出单元30连结。
由此,在蒸镀颗粒扩散单元20扩散后的蒸镀颗粒301通过送出口26被供给到蒸镀颗粒射出单元30。
另一方面,位于蒸镀颗粒射出单元30的最上段的第二喷嘴单元51的蒸镀喷嘴52,被用作将蒸镀颗粒301向蒸镀源10的外部射出的射出口。
送出口26、蒸镀喷嘴32和蒸镀喷嘴52在俯视时具有相同的形状,分别以中心轴(开口中心)一致的方式彼此重叠地设置。此外,图2表示在俯视时蒸镀喷嘴32与蒸镀喷嘴52完全重叠的情况。
另外,压力调整单元41为框状的块体,具有形成将蒸镀喷嘴32和蒸镀喷嘴52连结的空间部43的空间形成用开口部42。
空间部43经由作为蒸镀颗粒射出单元30的出口的射出口(在本实施方式中为蒸镀喷嘴52)与真空室2内的空间部(以下,记为“真空室内空间”)2a连接,由此形成了部分地开放的密闭空间。
空间部43具有以第一喷嘴单元31和第二喷嘴单元51作为底壁和顶壁、且四周被压力调整单元41的侧壁44包围的结构。
在作为压力调整单元41的外壁的侧壁44的一部分,形成有作为排气口(通气口)的开口部45。开口部45作为释放上述空间部43内的压力的压力调整部发挥作用。
希望开口部45设置成使得上述空间部43的内部压力一定。因此,开口部45设置有至少1个即可,但是希望设置有至少1对,更希望在上述压力调整单元41的X轴方向两端侧的侧壁44(短边侧壁面)上设置在隔着上述压力调整单元41的中心点(即上述空间部43的中心点)彼此相对的位置。
因此,在本实施方式中,为了使得在空间部43内压力大致均匀,在图1~图3中在压力调整单元41的左右(即X轴方向两端侧)的侧壁44上分别各设置有1个开口部45。此外,只要为使得空间部43内的压力均匀的结构,也可以在空间部43的中央高度的周围设置数个开口部45。
开口部45只要设置在压力调整单元41的侧壁44的一部分即可,但是当开口部45的大小过大时,从蒸镀喷嘴52放出的蒸镀颗粒301会变少。因此,希望开口部45的总开口面积、即各开口部45的合计的开口面积相对于作为上述空间部43的下一段(上段、即夹着上述空间部43的2个喷嘴单元中的蒸镀颗粒射出方向下游侧)的喷嘴单元的、最上段的第二喷嘴单元51中的蒸镀喷嘴52的开口面积足够小,优选为各蒸镀喷嘴52的开口面积(换言之,1个蒸镀喷嘴52的开口面积)的1/10以下。
开口部45经由配管15、16与真空泵17连接。即,开口部45与真空排气单元14连接。希望与各开口部45连接的真空排气单元14具有相同的条件,使得空间部43的内部压力一定。
因此,为了使得与各开口部45连接的配管15、16以均匀的压力被抽真空,各配管15的配管直径设定为在各配管15分别相等,并且各配管15的配管长度也设定为在各配管15分别相等。另外,与各配管15连接的各配管16的配管直径设定为在各配管16分别相等,并且各配管16的配管长度也设定为在各配管16分别相等。在本实施方式中,使蒸镀颗粒射出单元30的左右的配管15、16包括配管16的弯曲部在内分别为相同的形状和尺寸,以使得从蒸镀颗粒射出单元30到真空泵17的真空排气单元14的构成在蒸镀颗粒射出单元30的左右对称。
此外,与各开口部45连接的各配管15的长度D1(即,开口部45与配管16之间的真空排气路径的距离)没有特别限定,但是当各配管15的长度D1过长时,抽真空的效率会降低。因此,各配管15的长度D1优选分别为1m以内。此外,配管15的内径(配管直径)具有与开口部45的开口径相同的大小。
另外,图1中,由D2+D3表示的配管16的长度、即从配管16的与配管15连接的连接部到真空泵17的真空排气路径的长度也没有特别限定,但是当该配管16的长度D2+D3过长时,抽真空的效率会降低。因为配管16的内径大于配管15的内径,所以配管16的长度D2+D3比配管15的长度D1长也没有问题。因此,上述配管16的长度D2+D3优选例如为5m以内。
在本实施方式中,设置在蒸镀喷嘴32与蒸镀喷嘴52之间的空间部43内的压力被上述真空排气单元14调整(控制)成比真空室内空间2a的压力高、且比蒸镀颗粒产生单元11和蒸镀颗粒扩散单元20的压力低。
另外,为了将在蒸镀颗粒产生单元11中变成气体的蒸镀颗粒301直接以气体状态向外部射出、并且防止蒸镀材料在路径内的附着和堵塞,希望蒸镀源10被加热至蒸镀材料变成气体的温度(升华温度或蒸发温度)以上的温度,希望蒸镀源10整体被加热至比蒸镀材料变成气体的温度高50℃以上的温度。
因此,希望蒸镀源10中,不仅蒸镀颗粒产生单元11,而且配管12、15、16和蒸镀源主体13也被加热至蒸镀材料变成气体的温度以上的温度(例如,与蒸镀颗粒产生单元11内部的被称为坩埚或者舟皿的加热容器相同的温度或者其以上的温度)。
因此,在配管12、15、16和蒸镀源主体13中,分别设置有对这些配管12和蒸镀源主体13的各部分、具体而言是配管12、蒸镀颗粒扩散单元20和蒸镀颗粒射出单元30中的第一喷嘴单元31、压力调整单元41、第二喷嘴单元51的温度进行调整和控制的未图示的感应线圈等加热体(加热器)。
上述加热体可以设置在这些配管12、15、16、蒸镀颗粒扩散单元20、第一喷嘴单元31、压力调整单元41和第二喷嘴单元51的周围,也可以设置在其内部。在前者的情况下,例如,只要将上述加热体缠绕在这些配管12、15、16、蒸镀颗粒扩散单元20、第一喷嘴单元31、压力调整单元41和第二喷嘴单元51的周围等即可。在后者的情况下,例如,只要使这些配管12、15、16、蒸镀颗粒扩散单元20、第一喷嘴单元31、压力调整单元41和第二喷嘴单元51的壁面为中空等而将上述加热体埋入这些壁面的内部等即可。
蒸镀颗粒产生单元11中的加热容器(例如坩埚)的温度优选为能够使蒸镀材料变成气体的温度、例如200~400℃的范围内,在蒸镀材料例如为羟基喹啉铝配位化合物(Alq3)的情况下,优选为250℃~270℃的范围内。
另外,配管12、15、16、蒸镀颗粒扩散单元20、第一喷嘴单元31、压力调整单元41和第二喷嘴单元51的温度,具体而言是配管12、15、16、蒸镀颗粒扩散室21、各蒸镀喷嘴32、52和空间部43的温度,优选全部被加热至优选与蒸镀材料变成气体的温度相比足够高的温度(例如400℃),使得蒸镀材料不会附着。
从蒸镀颗粒扩散单元20供给至蒸镀颗粒射出单元30的蒸镀颗粒301中的从开口部45向外部放出的蒸镀颗粒301以外的蒸镀颗粒301,从蒸镀喷嘴32经由空间部43通过蒸镀喷嘴52而从蒸镀源10射出。
在蒸镀颗粒射出单元30中,利用第一喷嘴单元31和第二喷嘴单元51的法线方向(即Z轴方向)上的各蒸镀喷嘴32、52的物理的喷嘴长度d3、d13,改善蒸镀颗粒301的直线性。
此时,在本实施方式中,如上所述,设置在蒸镀喷嘴32与蒸镀喷嘴52之间的空间部43内的压力被控制成比真空室内空间2a的压力高、且比蒸镀颗粒产生单元11和蒸镀颗粒扩散单元20的压力低。
因此,上述蒸镀颗粒射出单元30内的压力成为:蒸镀喷嘴32内的压力>空间部43内的压力>蒸镀喷嘴52内的压力>真空室内空间2a的压力。
因此,利用上述蒸镀源10,在上述蒸镀颗粒射出单元30的射出蒸镀颗粒301的最末段,能够使作为蒸镀颗粒301向外部的出口(射出口)的蒸镀喷嘴52与真空室内空间2a的压力差(换言之,蒸镀颗粒301射出前后的压力差)变小,能够抑制上述出口处的蒸镀颗粒301的散射。其结果,能够向所希望的射出方向高效率地射出蒸镀颗粒301。
此外,通过改变上述空间部43的温度,也能够改变上述空间部43的压力。然而,在只改变上述空间部43的温度的情况下,压力控制范围小。
在本实施方式中,如上所述,通过对上述蒸镀源10进行加热控制,使上述蒸镀喷嘴32、空间部43、蒸镀喷嘴52成为一定温度(即相同的温度)。
然而,在本实施方式中,如上所述,通过将空间部43经由开口部45与真空排气系统连接,能够使上述空间部43内的压力直接从上述开口部45释放。因此,依照本实施方式,能够直接并且动态地改变空间压力。
特别是,依照本实施方式,空间部43如上所述经由开口部45与真空排气系统连接,由此,能够主动地控制空间部43内的压力。由此,即使在提高了成膜速率的情况或者改变了蒸镀喷嘴32、52的形状的情况下,也能够将空间部43内的压力控制为一定的压力。
另外,依照本实施方式,通过如上所述控制空间部43内的压力,能够使空间部43内的压力积极地接近真空室内空间2a的压力。其结果,依照本实施方式,能够使蒸镀喷嘴52中的蒸镀颗粒301向外部(即蒸镀源10的外部、具体而言是作为成膜空间的真空室内空间2a)的出口部分的压力与真空室内空间2a的压力之差减小。因此,能够高效率地抑制蒸镀颗粒301的颗粒散射,能够使有助于规定方向的成膜的蒸镀颗粒301的成分变多。
此外,蒸镀颗粒扩散单元20内的压力优选为数Pa,上述空间部43内的压力优选为1×10-1Pa~1×10-3Pa,真空室内空间2a的压力优选为1×10-3Pa以下(其中,空间部43内的压力>真空室内空间2a的压力)。
另外,当在各蒸镀喷嘴32、52的出口与入口压力差大时,存在蒸镀颗粒301的散射变多的趋势。因此,蒸镀喷嘴32的出口与入口的压力差优选为10~1000倍的范围内,希望蒸镀喷嘴52的出口与入口的压力差为10~100倍的范围内。
此外,在上述蒸镀装置100中,如上所述空间部43经由开口部45与真空排气系统连接,由此,蒸镀颗粒301或多或少会从开口部45放出。因此,如上所述,优选在真空排气单元14的真空排气路径的一部分(即开口部45与真空泵17之间),如图1、图3、图4所示,设置有回收从开口部45放出的蒸镀颗粒301的蒸镀颗粒回收部46。
蒸镀颗粒回收部46例如包括蒸镀颗粒回收部件47和对该蒸镀颗粒回收部件进行冷却的冷却部件48。即,希望蒸镀颗粒回收部件47为冷却板等冷阱。作为上述冷却部件48,例如可以列举水冷部件等。
从开口部45被放出到蒸镀颗粒射出单元的外部的蒸镀颗粒301被吹到蒸镀颗粒回收部件47,从而成为比变成气体的温度低的温度,被蒸镀颗粒回收部件47回收。
在蒸镀颗粒回收部件47例如为冷却板的情况下,被吹到蒸镀颗粒回收部件47的蒸镀颗粒301,作为固体的蒸镀材料附着在冷却板上而被回收。附着在冷却板上的蒸镀材料通过利用机械手段擦取而能够被再利用。
另外,优选在开口部45与真空泵17之间,如图4所示,设置有通过调整开口部45的开度(开口面积)来调整空间部43内的压力的压力调整阀49等压力调整器(压力调整机构)。
通过在开口部45与真空泵17之间设置有压力调整阀49,与仅利用真空泵17的真空排气能力来调整空间部43的压力的情况相比较,能够容易地调整空间部43内的压力。
作为压力调整阀49,只要能够通过调整开口部45的开度来调整空间部43内的压力,就没有特别限定,例如可以列举针阀等。
压力调整阀49只要设置在开口部45与真空泵17之间即可,可以设置在真空室2内,也可以如图4所示设置在真空室2的外部。此外,在将上述压力调整阀49设置在真空室2内的情况下,为了将真空室2内保持在减压气氛(真空状态),希望上述压力调整阀49为电磁阀。
另外,希望各开口部45具有相同的机构,使得上述空间部43的内部压力一定。因此,在如上所述在开口部45与真空泵17之间安装压力调整阀49的情况下,希望对各开口部45设置有压力调整阀49,优选对各开口部45分别设置有相同的压力调整阀49。
此外,在图4中,作为一个例子,列举了在配管15(具体而言,是配管15的一部分、即配管15a与配管15b之间)设置有压力调整阀49的情况为例来表示。然而,本实施方式并不限定于此,也可以在配管16设置压力调整阀49。
通过如上所述在开口部45与真空泵17之间设置压力调整阀49,能够进行成膜速率的调整,并且能够使得蒸镀颗粒301不会从开口部45过度排出(放出)。在开口部45与真空泵17之间设置有压力调整阀49的情况下,预先关闭压力调整阀49确认成膜速率,接着,一边利用真空泵17进行抽真空,一边打开压力调整阀49使得成膜速率不会过度降低,一边观察膜厚分布一边调整成膜速率。此外,成膜速率的降低优选抑制在30%以下。
另外,在图1和图3中,作为一个例子,列举了在配管16(具体而言,是配管16的一部分、即配管16a与配管16b之间)设置有压力调整阀49的情况为例来表示,并且列举了使与配管15连结的配管16单根化(形成为1根),在将该配管16与真空泵17连接之前设置有蒸镀颗粒回收部46的情况为例来表示。由此,能够例如在真空室2的外部容易地回收从开口部45放出到蒸镀颗粒射出单元30的外部的蒸镀颗粒301。
然而,本实施方式并不限定于此,也可以在与开口部45连接的各配管15的一部分分别设置压力调整阀49。另外,也可以在使与配管15连结的各配管16单根化之前,在各配管16的一部分分别设置压力调整阀49。
另外,可以在使与配管15连结的各配管16单根化之前,在各配管16的一部分或者各配管15的一部分分别设置蒸镀颗粒回收部46。
另外,在图1、3、图4中,列举将配管直径比配管15大的配管16与配管15连接,将配管16与真空泵17连接的情况为例进行了图示。然而,本实施方式并不限定于此,例如也可以将与开口部45连接的配管15不经由配管16而与真空泵17连接。
另外,在图1和图3中,如上所述列举了使与配管15连结的配管16单根化并将其与真空泵17连接的情况为例来表示,但是本实施方式并不限定于此。
在图4中,表示出了从设置在压力调整单元41上的开口部45、45中的一个开口部45至真空泵17的真空排气路径,但是配管16不一定需要如图1和图2所示那样单根化,蒸镀源10可以包括多个(即,仅与开口部45的数量相同的数量)图4所示的真空排气路径。即,可以在图1和图3所示的开口部45分别设置不同的真空排气单元14,由彼此独立的多个真空泵17通过彼此独立的真空排气路径进行空间部43的真空排气。
在该情况下,为了使得上述空间部43的内部压力一定,希望与各开口部45连接的真空排气单元14具有相同的条件。因此,为了使得与各开口部45连接的配管15、16以均匀的压力被抽真空,希望各配管15的配管直径和配管长度被设定为分别相等,并且与各配管15连接的各配管16的配管直径和配管长度被设定为分别相等,并且与各配管16连接的真空泵17的种类和设定条件相同。
但是,通过如图1和图3所示,使配管16单根化,将各开口部45与共用的真空排气系统连接(即,与共用的真空泵17连接),能够使对真空室2内进行真空排气的真空排气系统以外的真空排气系统为1个。其结果,能够使装置构成简化,并且能够避免配管复杂化。
另外,在本实施方式中,如上所述,将开口部45经由配管15、16,与作为和与真空室内空间2a连接的真空排气系统不同的真空排气系统的、和真空泵4不同的真空泵17连接。
然而,本实施方式并不限定于此,开口部45也可以不与真空泵17连接而与和真空室2连接的真空泵4连接。即,对空间部43内进行真空排气的真空排气系统可以与真空室2的真空排气系统相同,也可以是另外设置的系统。
在将开口部45连接于与和真空室2连接的真空泵4不同的真空泵17的情况下,例如能够通过使用排气能力(真空排气能力)比真空泵4小的真空泵作为真空泵17,而将空间部43内的压力调整(控制)为不会成为真空室内空间2a的压力以下。
另一方面,在将开口部45与和真空室2连接的真空泵4连接的情况下,例如能够通过使将真空泵4与真空室2连接的配管分支,而将开口部45与真空泵4连接。在该情况下,例如能够通过使将真空泵4与开口部45连接的配管的内径小于将真空泵4与真空室2连接的配管的内径、或者在将真空泵4与真空室2连接的配管设置压力调整阀49等压力调整器,而将空间部43内的压力调整(控制)为不会成为真空室内空间2a的压力以下。
此外,即使在将开口部45连接于与和真空室2连接的真空泵4不同的真空泵17的情况下,也可以通过与真空泵4、17的真空排气能力相应地调整将开口部45与真空泵17连接的配管的内径与将真空室2与真空泵4连接的配管的内径的关系,或者在将真空泵4与真空室2连接的配管设置压力调整阀49等压力调整器,而将空间部43内的压力调整(控制)为不会成为真空室内空间2a的压力以下。
虽然没有图示,但是优选:真空泵4、17各自包括粗抽真空用的真空泵和正式抽真空用的真空泵,使用三向阀等阀,切换粗抽真空用的真空泵和正式抽真空(即,抽高真空)用的真空泵,由此,能够在利用粗抽真空用的真空泵对真空室内空间2a和空间部43内进行粗抽后,使用正式抽真空用的真空泵进行成膜。
作为上述粗抽真空用的真空泵,例如可以使用干泵、旋转泵等。另外,作为上述正式抽真空用的真空泵,例如可以使用低温泵、涡轮泵等。
不论是在上述真空室2和空间部43共用真空排气系统的情况下,还是在上述真空室2和空间部43使用不同的真空排气系统的情况下,作为成膜中使用的上述正式抽真空用的真空泵,都优选涡轮泵。在使用低温泵的情况下,有可能由于被放出到真空室2内的蒸镀颗粒301或者从开口部45放出的蒸镀颗粒301积存在低温泵内,而导致真空泵受到损伤,需要进行真空泵的再生。而通过使用涡轮泵作为上述正式抽真空用的真空泵,蒸镀颗粒301的回收变得容易,并且没有使用低温泵作为上述正式抽真空用的真空泵时那样的泵损伤。
(基板搬送装置3)
基板搬送装置3保持被成膜基板200,并且包括未图示的电动机,通过根据来自未图示的控制部中的电动机驱动控制部的信号驱动电动机,来使被成膜基板200移动。
在本实施方式中,如图3所示,在将被成膜基板200以其被成膜面201面向蒸镀掩模80的掩模面的方式保持的状态下,在Y轴方向上搬送(在线搬送)被成膜基板200使其在蒸镀掩模80上通过,从而进行蒸镀材料的蒸镀。
作为基板搬送装置3,没有特别限定,可以使用例如辊式的移动装置或油压式的移动装置等公知的各种移动装置。
(蒸镀掩模80)
蒸镀掩模80是作为其主面的掩模面与XY平面平行的板状物。在本实施方式中,如图3所示,以Y轴方向为扫描方向进行扫描蒸镀。因此,使用至少Y轴方向的尺寸比被成膜基板200小的蒸镀掩模80。
在蒸镀掩模80的主面上,设置有多个掩模开口81(开口部)。掩模开口81是贯通口,蒸镀时作为使蒸镀颗粒301(蒸镀材料)通过的通过部发挥作用。另一方面,蒸镀掩模80中的掩模开口81以外的区域是非开口部82,蒸镀时作为遮断蒸镀颗粒301的流动的遮断部发挥作用。
各掩模开口81与要在被成膜基板200上形成的各蒸镀膜302的图案的一部分对应地设置。作为蒸镀膜302的图案成膜,在如上所述进行有机EL元件的各色的发光层的分涂形成的情况下,掩模开口81依照这些各色的发光层的X轴方向的尺寸和间距而形成。
此外,在图3中,列举多个槽状的掩模开口81呈二维状排列设置的情况为例进行了图示。然而,本实施方式并不限定于此,在上述蒸镀掩模80上,可以依照规定的蒸镀膜图案形成有无数的掩模开口81,例如可以在X轴方向上排列设置有多个沿Y轴方向延伸的狭缝状的掩模开口81。
通过使用蒸镀掩模80,只有通过掩模开口81的蒸镀颗粒301到达被成膜基板200,在被成膜基板200上形成与掩模开口81相应的图案的蒸镀膜302。在本实施方式中,使用上述的蒸镀掩模80,一边对被成膜基板200在Y轴方向上进行扫描一边进行蒸镀,由此在被成膜基板200上形成条状的蒸镀膜302。
此外,在上述蒸镀材料为有机EL显示装置的发光层的材料的情况下,有机EL蒸镀工艺中的发光层的蒸镀可以按照发光层的每种颜色进行。
被成膜基板200上的不想使蒸镀颗粒附着的部分被闸门60和未图示的防附着板等覆盖。
作为蒸镀掩模80,例如可以适当使用金属制的掩模,但是并不限定于此,也可以是树脂制或陶瓷制的掩模,也可以是使用这些材料的复合掩模。
另外,蒸镀掩模80可以直接使用,也可以为了抑制自重弯曲而在施加有张力的状态下固定在未图示的掩模框上。掩模框在俯视时,其外形与蒸镀掩模80相同,或者形成为比蒸镀掩模80大一圈的矩形状。此外,在俯视时是指从与蒸镀掩模80的主面垂直的方向(即与Z轴平行的方向)观看时。
(限制板单元70)
蒸镀颗粒射出单元30与作为蒸镀颗粒产生源的蒸镀颗粒产生单元11一体地设置在蒸镀源10中,承担将蒸镀颗粒301向规定的方向射出的作用,而限制板单元70与蒸镀源10隔开间隔地设置,承担控制从蒸镀颗粒产生单元11放出后的蒸镀颗粒301的流动并改变蒸镀颗粒301的飞散方向的作用。因此,限制板单元70不特别需要压力条件。
限制板单元70包括在俯视时分别与Y轴平行地延伸设置、在X轴方向上彼此隔开间隔并且以相同间距彼此平行地排列有多个的多个限制板72。这些限制板72分别由相同尺寸的板状部件形成。
另外,在俯视时,在X轴方向上相邻的限制板72之间,分别形成有在上下方向上贯通的限制板开口71(贯通口)。
保持各限制板72的方法,只要能够将各限制板72的相对位置和姿势维持一定,就没有特别限定。限制板单元70可以具有以下的构成:包括连结并保持这些限制板72的未图示的保持体部,各限制板72通过螺钉固定或者焊接等被固定在该保持体部。另外,限制板单元70也可以是如后述的图7所示,在以XY平面为主面的在俯视时为矩形状的一块板上沿着X轴方向以一定间距设置有多个限制板开口71,由此,设置在相邻的限制板开口71之间的限制板72沿着X轴方向以一定间距排列的块状的单元。
在图3中,省略了保持体部的图示,但是限制板单元70在俯视时具有与蒸镀掩模80相同、或者其以上的大小的外形。
限制板开口71的间距与蒸镀源10中的蒸镀喷嘴52的间距相同,且限制板开口71和蒸镀喷嘴52配置成具有一对一的关系。
另一方面,限制板开口71的间距形成得比掩模开口81的间距大,在俯视时,在X轴方向上相邻的限制板72之间配置有多个掩模开口81。
限制板单元70利用各限制板72将蒸镀掩模80与蒸镀源10之间的空间划分为包括限制板开口71的多个蒸镀空间,从而限制从蒸镀源10射出的蒸镀颗粒301的通过角度。
从蒸镀喷嘴52射出的蒸镀颗粒301通过限制板开口71和掩模开口81到达被成膜基板200。
从蒸镀喷嘴52射出的蒸镀颗粒301通过限制板开口71,由此,入射到被成膜基板200的蒸镀颗粒301的角度被限制在一定的角度以下。
在使用限制板单元70进行扫描蒸镀的情况下,具有比被限制板72限制的蒸镀颗粒301的扩展角度大的射出角度的蒸镀颗粒301被限制板72阻断(捕捉)。
因此,入射到限制板单元70的蒸镀颗粒301的扩展角越小,通过限制板开口71的蒸镀流的量越增加,材料利用效率越提高。
在本实施方式的蒸镀源10中,配置有具有蒸镀喷嘴32、52等蒸镀喷嘴的多段的喷嘴单元(例如第一喷嘴单元31和第二喷嘴单元51)。
因此,蒸镀流的指向性高,通过限制板开口71的蒸镀颗粒301的比例比以往增大。因此,蒸镀材料的材料利用效率比以往提高。
另外,只利用通过限制板开口71的蒸镀颗粒301在被成膜基板200上形成蒸镀膜302,因此,能够改善在被成膜基板200上形成的成膜图案的膜厚分布。因此,能够在被成膜基板200上高精度地形成蒸镀膜302。
在本实施方式中,蒸镀喷嘴32、52和限制板开口71以在俯视时各自的开口中心(中心轴)一致的方式分别重叠地形成。因此,能够更高精度地抑制蒸镀流的扩展。
但是,如图3所示,在本实施方式中,蒸镀喷嘴32、52和限制板开口71在俯视时的开口尺寸彼此不同。
此外,限制板开口71的大小只要根据被成膜基板200的大小和要形成的成膜图案适当设定即可,没有特别限定。
为了遮蔽倾斜成分的蒸镀颗粒301,不对限制板单元70进行加热而使其保持为室温,或者优选利用未图示的冷却机构(热交换器)对限制板单元70进行冷却。因此,限制板72成为比蒸镀喷嘴32、52低的温度。通过这样设置对限制板72进行冷却的冷却机构,能够固化并捕捉与限制板72接触的与Z轴不平行的不需要的蒸镀颗粒301。因此,能够使蒸镀颗粒301的行进方向与被成膜基板200的法线方向更加接近。
此外,作为上述冷却机构,没有特别限定,希望是使冷却水循环而进行水冷的水冷型的冷却机构。即,希望上述限制板单元70(限制板72)是水冷型的限制板单元(水冷型的限制板72)。
(闸门60)
另外,为了对从蒸镀源10射出的蒸镀颗粒301到达蒸镀掩模80进行控制,在蒸镀掩模80与蒸镀源10之间,在本实施方式中是在限制板单元70与蒸镀源10之间,设置有决定是否使蒸镀颗粒301通过而向被成膜基板200去的闸门60。
在使蒸镀速率稳定化时和不需要蒸镀时,闸门60阻挡蒸镀颗粒301的射出路径,使得蒸镀颗粒301不到达被成膜基板200。
闸门60设置成能够利用未图示的闸门作动装置使其例如在蒸镀掩模80与蒸镀源10之间进退。
闸门作动装置保持闸门60,并且基于来自未图示的控制部的蒸镀结束(OFF)信号/蒸镀开始(ON)信号使闸门60作动。
通过使闸门作动装置作动从而如图3所示将闸门60适当插入限制板单元70与蒸镀源10之间,能够防止在被成膜基板200的多余的部分(非成膜区域203)的蒸镀。
<蒸镀膜制造方法>
接着,作为使用上述蒸镀源10的蒸镀方法,对蒸镀膜302的制造方法(成膜方法)进行说明。
在本实施方式中,作为成膜方式,使用一边扫描被成膜基板200一边进行成膜的扫描成膜方式,使蒸镀源10和被成膜基板200以Y轴方向成为扫描方向的方式相对移动来进行扫描蒸镀。
更具体而言,在本实施方式中,使用一边搬送被成膜基板200一边进行成膜的基板搬送成膜方式进行成膜。即,在本实施方式中,如上所述,蒸镀装置100在蒸镀源10与被成膜基板200之间包括闸门60、限制板单元70和蒸镀掩模80,蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10分别被固定在真空室2的任一内壁上,通过使用基板搬送装置3使被成膜基板200相对于蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10相对移动,一边扫描被成膜基板200一边进行蒸镀(扫描蒸镀)。此时,通过将闸门60适当插入限制板单元70与蒸镀源10之间,防止在被成膜基板200的多余的部分(非成膜区域203)的蒸镀。
因此,在本实施方式中,首先,使蒸镀源10、闸门60、限制板单元70、蒸镀掩模80和被成膜基板200隔开一定距离地相对配置。
此时,使用分别设置在蒸镀掩模80和被成膜基板200上的未图示的对准标记,进行蒸镀掩模80与被成膜基板200的相对的对位、即对准调整、和蒸镀掩模80与被成膜基板200之间的间隙的调整(间隙控制)。
另外,使用分别设置在蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10上的未图示的对准标记,进行被成膜基板200与蒸镀单元1的相对的对位,使得蒸镀掩模80与限制板单元70相对配置,并且蒸镀源10的蒸镀喷嘴52的中心轴(开口中心)与限制板单元70的限制板开口71的中心轴(开口中心)一致(对位工序)。
然后,使用真空泵4、17进行真空室内空间2a和空间部43的真空排气,调整空间部43的压力使其比蒸镀颗粒产生单元11的压力低、且比真空室内空间2a的压力高。由此,使上述空间部43的压力比蒸镀喷嘴42的压力低、且比蒸镀喷嘴52的压力高。然后,在减压气氛(真空状态)下,使蒸镀颗粒301从蒸镀源10射出(蒸镀颗粒射出工序)。
此外,此时,当在开口部45与真空泵17之间设置有压力调整阀49的情况下,在蒸镀颗粒射出工序中,首先,在关闭压力调整阀49的状态下从蒸镀源10射出蒸镀颗粒301,由此确认成膜速率(成膜速率确认工序)。然后,打开压力调整阀49,使上述空间部43的压力低于夹着上述空间部43的喷嘴单元中作为蒸镀颗粒射出方向上游侧的喷嘴单元的第一喷嘴单元31中的蒸镀喷嘴32内的压力后,一边确认在被成膜基板200上形成的蒸镀膜302的膜厚分布(例如,在被成膜基板200的非成膜区域203形成的蒸镀膜302的膜厚分布),一边从蒸镀源10射出蒸镀颗粒301,由此对成膜速率进行调整(成膜速率调整工序)。
接着,通过使被成膜基板200在俯视时沿着扫描方向(即,与蒸镀喷嘴52和限制板开口71的配置方向垂直的Y轴方向)移动,一边使被成膜基板200相对于蒸镀单元1相对移动,一边使蒸镀颗粒301附着在被成膜基板200的被成膜区域202(附着工序)。
此时,在本实施方式中,在上述附着工序中,一边从与真空排气单元14连接的开口部45释放空间部43内的压力,一边从蒸镀喷嘴32经由空间部43,最终利用蒸镀喷嘴52向被成膜基板200射出蒸镀颗粒301(蒸镀流)。
因此,在本实施方式中,在上述附着工序中,蒸镀颗粒射出单元30中的蒸镀喷嘴32与蒸镀喷嘴52之间的空间部43比夹着上述空间部43位于蒸镀颗粒射出方向上游侧的蒸镀喷嘴32内的压力低,比夹着上述空间部43位于蒸镀颗粒射出方向下游侧的蒸镀喷嘴52的压力高。因此,蒸镀颗粒射出单元30内的压力具有蒸镀喷嘴32>空间部43>蒸镀喷嘴52>真空室内空间2a的关系,从蒸镀喷嘴32侧起,压力逐渐变小。
这样,依照本实施方式,能够使蒸镀颗粒射出单元30内的压力沿着射出路径逐渐接近真空室内空间2a的压力。其结果,能够使蒸镀颗粒301的从蒸镀源10的出口附近的压力差、即蒸镀源10的与真空室内空间2a的边界部的与真空室内空间2a的压力差减小,能够抑制上述蒸镀喷嘴52的出口处的蒸镀颗粒301的散射。
因此,依照本实施方式,由上述散射导致的浪费的蒸镀颗粒301变少,能够使向规定的方向射出的蒸镀颗粒301变多。因此,依照本实施方式,能够使材料利用效率比以往提高。
此外,如上所述,当在开口部45与真空泵17之间设置有蒸镀颗粒回收部46的情况下,在上述附着工序中,对被成膜基板200上的蒸镀膜302的成膜没有贡献的从开口部45放射的蒸镀颗粒301,被蒸镀颗粒回收部46回收并被再利用。
另外,在本实施方式中,从蒸镀喷嘴52射出的蒸镀颗粒301,由限制板单元70进一步遮断不需要成分,飞来方向变得一定。然后,通过具有多个掩模开口81的蒸镀掩模80,在被成膜基板200上以正确的规则进行图案成膜。因此,蒸镀颗粒301的指向性高,能够形成高精细的蒸镀膜302。
另外,利用上述的方法,通过使用上述蒸镀装置100进行扫描蒸镀,能够使蒸镀掩模80的尺寸变小,因此,能够高精度地进行图案成膜。另外,利用上述的方法,能够利用小的蒸镀掩模80在大型的被成膜基板200上进行图案成膜。
<效果>
以下,使用膜厚分布的测定结果对本实施方式的蒸镀源10的效果进行具体说明。但是,在以下的测定中使用的蒸镀源10中的各构成要素的尺寸、形状、蒸镀材料等只是一个具体例,不应当利用这些例示限定解释本发明的范围。。
(膜厚分布)
已知膜厚分布通常可利用n值进行评价。n值是定量地表示材料固有的成膜状态(在真空室2内的飞散/扩散状态)的值,是表示从蒸镀喷嘴射出的蒸镀颗粒301的分布(换言之,蒸镀喷嘴的指向性)的参数。以下,对n值进行说明。
图5的(a)~(c)是用于对n值的导出进行说明的图。
如图5的(a)、(b)所示,在考虑平面上的点蒸镀源(蒸镀喷嘴,以下记为“蒸镀喷嘴10A”)的情况下,其蒸镀流密度的分布Φ(α)根据Lambert余弦定律可由下式(1)表示:
Φ(α)=Φ0×cosα‥(1)。
然而,实际上,由于蒸镀表面不是平面或者蒸镀喷嘴10A的喷嘴壁等的影响,分布受到限制。
在图5的(a)所示的相对于蒸镀喷嘴10A的正上方向的角度α不是极端大、且蒸镀喷嘴10A足够小的情况下,来自蒸镀喷嘴10A的蒸镀流密度的分布Φ(α)可由下式(2)近似:
Φ(α)=Φ0×cosnα‥(2)。
因此,例如半径L0的球面上的蒸镀速度Rsp(α),在将蒸镀喷嘴10A正上方的蒸镀速度设为R0时,可由下式(3)表示:
Rsp(α)=R0×cosnα‥(3)。
将其如图5的(b)所示置换为被成膜基板200上的速率的情况下,要乘以距离的增大量cos2α和角度修正量cosα。因此,相对于蒸镀喷嘴10A正上方向的角度α的位置的被成膜基板200上的每单位面积、单位时间的蒸镀量(蒸镀速度)R(α)成为下式(4):
R(α)=R0×cosnα×cos2α×cosα=R0×cosn+3α‥(4)。
其中,蒸镀喷嘴10A本身的性能为n值。此外,“+3”的成分是由几何成分引起的。
因此,如图5的(c)所示,将相对于蒸镀喷嘴10A正上方向的角度θ的位置的被成膜基板200上的膜厚设为t、将蒸镀喷嘴10A正上方的被成膜基板200上的膜厚设为t0时,n值可由下式(5)导出:
t/t0=cosn+3θ‥(5)。
由上述式(5)可知,在被成膜基板200上蒸镀的蒸镀膜302的厚度,如图5的(c)所示,在喷嘴正上方最大,随着远离蒸镀喷嘴10A正上方而变小。另外,上述n值如上所述表示蒸镀喷嘴10A的指向性,因此,上述n值越大意味着指向性越高。因此,可以说,n值越大,从该蒸镀喷嘴10A射出的蒸镀颗粒301所形成的蒸镀膜302的膜厚分布越不均匀。
(膜厚分布的测定条件)
膜厚分布如以下那样测定:使蒸镀源10与被成膜基板200相对配置,在彼此静止的状态下进行成膜,使设定膜厚(蒸镀喷嘴52的正上方的蒸镀膜302的膜厚)为200nm,使用公知的偏振光分析测定法,以每1mm的测定间距对利用从1个蒸镀喷嘴52射出的蒸镀颗粒301形成的蒸镀膜302的膜厚进行光学测定。此外,蒸镀源10与被成膜基板200之间的距离为200mm。
蒸镀材料使用作为有机材料的羟基喹啉铝配位化合物(Alq3),被成膜基板200使用玻璃基板。
另外,测定中使用的蒸镀源10中的蒸镀喷嘴32、52的与Y轴方向平行的第一边32a、52a的长度(Y轴方向的开口宽度d1、d11)分别为60mm。另外,蒸镀喷嘴32、52的与X轴方向平行的第二边32b、52b的长度(X轴方向的开口宽度d2、d12)分别为3mm。由此,各蒸镀喷嘴32、52的开口面积为180mm2。蒸镀喷嘴32、52的与Z轴方向平行的第三边32c、52c的长度(深度、喷嘴长度d3、d13)分别为60mm。
另外,空间部43的Z轴方向的高度(即蒸镀喷嘴32、52之间的距离)为30mm,X轴方向的长度为180mm,Y轴方向的长度为100mm。
另外,各开口部45的开口径和各配管15的内径均为直径(Φ)3.2mm、截面积(开口面积)8.0mm2。因此,2个开口部45的合计的开口面积(开口部45的总开口面积(总开口面积))为16mm2。由此,使空间部43的开口部45的总开口面积为夹着该空间部43的喷嘴单元中作为蒸镀颗粒射出方向下游侧的喷嘴单元(即最上段的喷嘴单元)的第二喷嘴单元51的各蒸镀喷嘴52的开口面积(180mm2)的1/10以下。
另外,与各开口部45连接的各配管15的长度D1(即开口部45与配管16之间的距离)分别为0.5m。
另外,图1中,由D2+D3表示的与各配管15连接的配管16的配管长度分别为4m,配管16的内径为直径(Φ)30mm、截面积707mm2
另外,蒸镀颗粒扩散单元20的大小(筒尺寸),直径为200mm,X轴方向(圆筒轴方向)的长度为200mm。
另外,如上所述,蒸镀颗粒扩散单元20内的压力为数Pa,上述空间部43内的压力为1×10-1Pa~1×10-3Pa,真空室内空间2a的压力为1×10-3Pa以下。
另外,蒸镀颗粒产生单元11中的加热容器(坩埚)的温度为250℃~270℃的范围内,各蒸镀喷嘴32、52、空间部43、蒸镀颗粒扩散室21、配管12由加热器加热至400℃,使得温度比蒸镀材料变成气体的温度足够高,使得蒸镀材料不会附着在各蒸镀喷嘴32、52上。
(膜厚分布的测定结果)
图6是表示本实施方式的蒸镀源10的效果的图。
图6中实线所示的曲线表示使用本实施方式的蒸镀源10在被成膜基板200上形成蒸镀膜302的情况下的、被成膜基板200的X轴方向截面上的、1个蒸镀喷嘴52的膜厚分布性能(即cosn+3值与蒸镀源距离的关系)。
此外,在图6中,对于cosn+3值,将被成膜基板200上的形成的蒸镀膜302的最大值(即1个蒸镀喷嘴52或蒸镀喷嘴32的正上方位置的cosn+3值)设为1,将X轴方向上的各区域的膜厚标准化来表示。另外,蒸镀源距离表示被成膜基板200上的距1个蒸镀喷嘴52或蒸镀喷嘴32的中心轴的正上方位置的X轴方向的距离。
即,上述实线所示的曲线是将由图1中的A所示的通过蒸镀喷嘴32(第一段喷嘴)后通过蒸镀喷嘴52(第二段喷嘴)的蒸镀颗粒301形成的蒸镀膜302的X轴方向的膜厚分布标准化而表示的曲线。
另外,图6中虚线所示的曲线表示使用只设置有1段蒸镀喷嘴(具体而言,只设置有蒸镀喷嘴32)的蒸镀源10在被成膜基板200上形成蒸镀膜302的情况下的被成膜基板200的X轴方向截面上的、1个蒸镀喷嘴32的膜厚分布性能。即,上述虚线所示的曲线是将由图1中的B所示的通过蒸镀喷嘴32(第一段喷嘴)的蒸镀颗粒301形成的蒸镀膜302的X轴方向的膜厚分布标准化而表示的曲线。
另外,图6中点划线所示的曲线表示使用压力调整单元41中没有设置开口部45的蒸镀源10在被成膜基板200上形成蒸镀膜302的情况下的被成膜基板200的X轴方向截面上的1个蒸镀喷嘴52的膜厚分布性能。即,上述细线所示的曲线是将如专利文献1那样,在蒸镀喷嘴32(第一段喷嘴)与蒸镀喷嘴52(第二段喷嘴)之间的空间部43除了与蒸镀喷嘴32、52的连接部以外被密闭的情况下,由通过蒸镀喷嘴32(第一段喷嘴)后通过蒸镀喷嘴52(第二段喷嘴)的蒸镀颗粒301形成的蒸镀膜302的X轴方向的膜厚分布标准化而表示的曲线。
在以Y轴方向为被成膜基板200的扫描方向进行扫描蒸镀的情况下,利用从蒸镀喷嘴52射出的蒸镀颗粒301形成的蒸镀膜302成为沿Y轴方向延伸的条状图案。因此,Y轴方向为成膜方向,因此,在Y轴方向上散射的蒸镀颗粒301有助于成膜。因此,Y轴方向的膜厚分布即使宽,也不会像X轴方向上的膜厚分布那样成为问题。
另一方面,X轴方向成为将蒸镀材料进行分涂的方向。在X轴方向上散射的蒸镀颗粒301会成为成膜模糊和混色的原因,或向真空室内空间2a飞散而导致材料利用效率降低。因此,希望在X轴方向上尽可能地抑制蒸镀颗粒301的扩展。
特别是在如上所述使用扫描蒸镀法进行扫描成膜的情况下,为了控制蒸镀流,优选如图3所示,在蒸镀源10上配置具有限制板72的限制板单元70,在其上配置蒸镀掩模80。因此,当X轴方向的蒸镀膜302的膜厚分布变宽时,由这些限制部件进行的蒸镀流控制变多,有助于成膜的材料利用效率进一步降低。
然而,由图6可知,通过在蒸镀源10中设置多段的蒸镀喷嘴32、52,并且在包围蒸镀喷嘴32、52之间的空间部43的压力调整单元41的侧壁44设置与真空排气单元14连接的开口部45,并使上述空间部43内的压力比真空室内空间2a的压力高、且比蒸镀颗粒产生单元11和蒸镀颗粒扩散单元20的压力低,X轴方向的膜厚分布变得尖锐(陡峭)。
膜厚分布尖锐时,材料利用效率提高,并且膜厚分布少,可得到均匀的膜的蒸镀膜302。
另外,根据对图6中点划线所示的曲线和虚线所示的曲线进行比较的结果可知,在没有设置上述开口部45的情况下,即在蒸镀喷嘴32、52之间的空间部43除了与蒸镀喷嘴32、52的连接部以外被密闭的情况下,蒸镀膜302的X轴方向的膜厚分布与由通过蒸镀喷嘴32(第一段喷嘴)的蒸镀颗粒301形成的蒸镀膜302的X轴方向的膜厚分布没有大的差别。
即,在没有设置上述开口部45,蒸镀喷嘴32、52之间的空间部43除了与蒸镀喷嘴32、52的连接部以外被密闭的情况下,上述空间部43只是作为配管(喷嘴)的中间部分发挥作用。在没有设置上述开口部45的情况下,由于第一段的蒸镀喷嘴32与第二段的蒸镀喷嘴52之间的空间部43被密闭,所以被散射后的蒸镀颗粒301从第一段的蒸镀喷嘴32流入第二段的蒸镀喷嘴52。因此,在没有设置上述开口部45的情况下,只是与喷嘴长度变长相应地改善准直性,结果,只是得到反映了位于射出方向下游的最末段的蒸镀喷嘴52的形状的膜厚分布。
因此,在专利文献1中,将具有控制板506作为限制蒸镀颗粒301的飞来方向的部件的蒸镀流控制层重叠,但是在这些蒸镀流控制层之间不存在与外部连通的空间,因此,在蒸镀颗粒301向外部的出口处,真空室内空间与由控制板506形成的喷嘴的压力差大,结果会发生颗粒散射。因此,在专利文献1中,相对于蒸镀颗粒射出方向,倾斜方向的蒸镀颗粒成分多,材料利用效率低。
因此,由图6所示的结果可知,通过使用本实施方式的蒸镀源10作为蒸镀源,能够抑制最末段的蒸镀喷嘴52的出口处的蒸镀颗粒301的散射,能够使材料利用效率比以往提高,并且能够提高蒸镀颗粒301的平行性(准直性)。
另外,可知,依照本实施方式,能够提高蒸镀颗粒301的平行性,因此,蒸镀颗粒301的指向性高,能够进行高精度的蒸镀,能够形成高精细的蒸镀膜302。
另外,依照本实施方式,空间部43经由开口部45与真空排气单元14连接,由此,能够主动地控制空间部43内的压力。因此,能够自由地调整上述空间部43的压力,与在侧壁44仅设置开口的情况相比,能够使上述空间部43内的压力更接近真空室内空间2a的压力。因此,与在侧壁44仅设置开口的情况相比,能够使膜厚分布更尖锐。
〔实施方式2〕
主要根据图7~图9对本发明的另一个实施方式进行说明如下。此外,在本实施方式中,对与实施方式1的不同点进行说明,对于与实施方式1中使用的构成要素具有相同功能的构成要素,标注相同的符号,省略其说明。
<蒸镀源10的概略构成>
图7是表示本实施方式的蒸镀源10的概略构成的立体图。图8是表示图7所示的蒸镀源10的概略构成的平面图。此外,在图7和图8中,为了方便图示,将蒸镀喷嘴32、52、122的数量等省略了一部分,并且将各构成要素的形状简化地表示。
本实施方式的蒸镀装置100,使蒸镀颗粒射出单元30的喷嘴单元(喷嘴部)为3段结构,在各段的喷嘴单元之间包括2个分别与真空排气系统(真空排气单元14)连接的空间部,真空排气单元14包括配管15、16、18、真空排气口19(配管、真空排气箱)和真空泵17,除此以外,例如与实施方式1的蒸镀装置100相同。因此,在本实施方式中,省略蒸镀装置100整体的图示。
本实施方式的蒸镀装置100,如图7和图8所示,蒸镀颗粒射出单元30在最上段还包括第三喷嘴单元121(第三蒸镀喷嘴部)作为喷嘴单元,并且在上述第二喷嘴单元51与第三喷嘴单元121之间包括形成空间部113的压力调整单元111。
因此,在上述蒸镀颗粒射出单元30中,可代替第二喷嘴单元51中的蒸镀喷嘴52而使用第三喷嘴单元121中的蒸镀喷嘴122作为将蒸镀颗粒301向蒸镀源10的外部射出的射出口。
图7所示的压力调整单元111和第三喷嘴单元121,与第一喷嘴单元31、压力调整单元41、第二喷嘴单元51、压力调整单元111、第三喷嘴单元121同样为块状的单元,第一喷嘴单元31、压力调整单元41、第二喷嘴单元51、压力调整单元111、第三喷嘴单元121从蒸镀颗粒扩散单元20侧起依次叠层而一体化。
第三喷嘴单元121具有与第一喷嘴单元31和第二喷嘴单元51同样的结构。因此,第三喷嘴单元121是以XY平面为主面的板状部件,例如在俯视时具有以X轴方向为长轴的矩形状(长方形状)。
因此,在第三喷嘴单元121中,沿X轴方向以一定间距设置有多个在上下方向上贯通的作为喷嘴状的开口部的蒸镀喷嘴122(喷嘴开口、第三蒸镀喷嘴;以下,有时记为“第三段喷嘴”)。
另外,与蒸镀喷嘴32、52同样,各蒸镀喷嘴122在俯视时具有以Y轴方向为长轴方向的矩形状。即,各蒸镀喷嘴122在俯视时形成为与Y轴方向平行的第一边122a为长边、与X轴方向平行的第二边122b为短边的矩形状。
各蒸镀喷嘴122设置成在俯视时各蒸镀喷嘴122的长边与Y轴平行且彼此相对。因此,在X轴方向上相邻的蒸镀喷嘴122之间,沿X轴方向以一定间距排列有多个形成蒸镀喷嘴122的喷嘴壁的控制板123(非开口部)作为遮蔽部。
另外,与蒸镀喷嘴32、52同样,各蒸镀喷嘴122形成为在俯视时与Y轴方向平行的第一边122a的长度(Y轴方向的开口宽度d21)比各蒸镀喷嘴122的与Z轴方向平行的第三边122c的长度(深度、喷嘴长度d23)长。这样,各蒸镀喷嘴32、52、122,特别是最上段(最末段)的蒸镀喷嘴122在俯视时具有在Y轴方向上长的开口形状,由此,例如与实施方式1同样能够加快生产节拍时间。
送出口26、蒸镀喷嘴32、蒸镀喷嘴52和蒸镀喷嘴122在俯视时具有相同形状,分别以中心轴(开口中心)一致的方式彼此重叠地设置。
另外,压力调整单元111具有与压力调整单元41同样的结构。压力调整单元111与压力调整单元41同样为框状的块体。压力调整单元41具有形成将蒸镀喷嘴32和蒸镀喷嘴52连结的空间部43的空间形成用开口部42,另一方面,压力调整单元111具有形成将蒸镀喷嘴52和蒸镀喷嘴122连结的空间部113的空间形成用开口部112。
各空间部43、113的大小优选相同,或者在更靠近蒸镀颗粒301向外部的射出口的位置形成的空间部113形成得比空间部43大。此外,在本实施方式中,空间部43的空间尺寸与空间部113的空间尺寸相同,空间部43的空间尺寸与实施方式1相同。在本实施方式中,在这些空间部43、113各自设置开口部,将这些开口部分别与和真空室2的真空排气系统不同的真空排气系统(真空排气单元14)连接。
空间部113与空间部43同样,经由作为蒸镀颗粒射出单元30的出口的射出口(在本实施方式中为蒸镀喷嘴122)与真空室内空间2a连接,由此形成了部分地开放的密闭空间。
空间部113具有以第二喷嘴单元51和第三喷嘴单元121作为底壁和顶壁、且四周被压力调整单元111的侧壁114包围的结构。
在作为压力调整单元111的外壁的侧壁114的一部分,形成有作为排气口(通气口)的开口部115。开口部115作为释放上述空间部113内的压力的压力调整部发挥作用。
希望开口部115与开口部45同样,设置成使得空间部113的内部压力一定,设置有至少1个即可,但是希望设置有至少1对。
另外,更希望开口部115在压力调整单元111的X轴方向两端侧的侧壁114(短边侧壁面)上设置在隔着上述压力调整单元111的中心点(即上述空间部113的中心点)彼此相对的位置。
因此,在本实施方式中,为了使得在各空间部43、113内各自压力大致均匀,在图7中在压力调整单元41的左右(即X轴方向两端侧)的侧壁44上分别各设置有1个开口部45,并且在压力调整单元111的左右(即X轴方向两端侧)的侧壁114上分别各设置有1个开口部115。此外,在本实施方式中也是,只要为使得空间部43内的压力均匀的结构,也可以在空间部43的中央高度的周围设置数个开口部45。同样,只要为使得空间部113内的压力均匀的结构,也可以在空间部113的中央高度的周围设置数个开口部115。
与开口部45同样,开口部115只要设置在压力调整单元111的侧壁114的一部分即可,但是当开口部115的大小过大时,从蒸镀喷嘴122放出的蒸镀颗粒301会变少。因此,希望开口部115的总开口面积相对于作为上述空间部113的下一段(上段、即夹着上述空间部113的2个喷嘴单元中的蒸镀颗粒射出方向下游侧)的喷嘴单元的、最上段的第三喷嘴单元121中的蒸镀喷嘴122的开口面积足够小,优选为各蒸镀喷嘴122的开口面积(换言之,1个蒸镀喷嘴122的开口面积)的1/10以下。
即,希望在各喷嘴单元间的空间部设置的、与真空排气系统连接的开口部的总开口面积,均相对于位于各空间部的下一段(即夹着各空间部的喷嘴单元中的蒸镀颗粒射出方向下游侧)的喷嘴单元中的各蒸镀喷嘴的开口面积足够小,优选为该蒸镀喷嘴的开口面积的1/10以下。此外,在如上所述有多个空间部的情况下,夹着空间部的喷嘴单元也表示夹着该空间部的2个喷嘴单元,即直接夹着各个空间部的喷嘴单元。
在本实施方式中,将空间部43、113全部用配管连接,改变设置在各空间部43、113的开口部45、115的开口径和与各开口部45、115连接的配管的内径(配管直径),将各开口部45、115与同一个真空排气系统连接。
开口部45经由配管15、真空排气口19、配管16与真空泵17连接。开口部115经由配管18、真空排气口19、配管16与真空泵17连接。此外,配管15的内径(配管直径)具有与开口部45的开口径相同的大小。配管18的内径(配管直径)具有与开口部115的开口径相同的大小。
在本实施方式中,将图7中与在压力调整单元41、111的左右设置的各开口部45、115连接的配管15、18,在水平方向上夹着蒸镀颗粒射出单元30设置的左右的各真空排气口19分别汇总成1个后,经由与真空排气口19连接的配管16与真空泵17连接。由此,与空间部43连接的配管15和与空间部113连接的配管18彼此以均匀的压力被抽真空。因此,例如能够通过上述配管15、18的截面积容易地调整各空间部43、113被抽真空的比例。
在本实施方式中,真空排气口19具有与和各空间部43、113连接的配管15、18相比足够大的配管直径(截面积)。
另外,使蒸镀颗粒射出单元30的左右的配管15、16、18和真空排气口19包括配管16的弯曲部在内分别为相同的形状和尺寸,以使得从蒸镀颗粒射出单元30到真空泵17的真空排气单元14的构成在蒸镀颗粒射出单元30的左右对称。
此外,在本实施方式中也是,各配管15的长度D1(在本实施方式中,为开口部45与真空排气口19之间的真空排气路径的距离)和各配管18的长度D4(即,开口部115与真空排气口19之间的真空排气路径的距离)没有特别限定,但是当D1和D4过长时,抽真空的效率会降低。因此,这些D1和D4的长度优选分别为1m以内。此外,在本实施方式中也是,配管15的内径(配管直径)具有与开口部45的开口径相同的大小。另外,配管18的内径(配管直径)具有与开口部115的开口径相同的大小。
另外,图7中,由D2+D3表示的配管16的长度也没有特别限定,但是优选如实施方式1中说明的那样,例如为5m以内。
这样,与开口部45连接的配管15的长度D1和与开口部115连接的配管18的长度D4具有相同的长度。此外,在本实施方式中也是,各配管15的配管直径设定为在各配管15分别相等,并且各配管15的配管长度也设定为在各配管15分别相等。另外,与各真空排气口19连接的各配管16的配管直径设定为在各配管16分别相等,并且各配管16的配管长度也设定为在各配管16分别相等。
因此,配管15和配管18能够仅利用各自的内径(配管直径)来决定被抽真空的比例(即各配管15、18的真空排气能力)。
在本实施方式中,将开口部115的开口径和配管18的内径(截面积)设定得比开口部45的开口径和配管15的内径(截面积)大,使得蒸镀颗粒射出单元30内的压力随着从蒸镀颗粒301的射出方向上游侧向下游侧去而降低。
此外,在本实施方式中,使开口部115的开口径和配管18的内径为约4mm,使开口部45的开口径和配管15的内径小于约2mm。因此,配管18的真空排气能力比配管15的真空排气能力高,空间部113的真空度比空间部43的真空度低。
此外,配管18的截面积相对于配管15的截面积(配管18的截面积/配管15的截面积),换言之,开口部115的截面积相对于开口部45的截面积,优选为2~20的范围内。在本实施方式中,作为一个例子,为2.6。
在形成蒸镀膜302时,从各蒸镀喷嘴32、52、122持续供给气态的蒸镀颗粒301。因此,当各空间部43、113的真空排气能力存在差别时,在各空间部43、113会产生压力差。
在本实施方式中,空间部113的开口部115的开口径和配管18的内径大于空间部43的开口部45的开口径和配管15的内径,因此,蒸镀喷嘴43的入口的压力>空间部43内的压力>空间部113内的压力>蒸镀喷嘴122的出口的压力。
更具体而言,蒸镀颗粒扩散单元20内的压力和蒸镀喷嘴32内的压力>空间部43内的压力>蒸镀喷嘴52内的压力>空间部113内的压力>蒸镀喷嘴122内的压力>真空室内空间2a的压力。
由此,在上述空间部43中,压力比作为蒸镀颗粒301的入口侧的蒸镀喷嘴32内的压力低,且压力比作为蒸镀颗粒301的出口侧的蒸镀喷嘴52内的压力高,因此,能够抑制向蒸镀喷嘴52去的蒸镀颗粒301的在出口部分的蒸镀颗粒301的散射。
另外,在上述空间部113中,压力比作为蒸镀颗粒301的入口侧的蒸镀喷嘴52内的压力低,且比作为蒸镀颗粒301的出口侧的蒸镀喷嘴122内的压力高,因此,能够抑制向蒸镀喷嘴122去的蒸镀颗粒301的在出口部分的蒸镀颗粒301的散射。
其结果,根据上述蒸镀源10,能够高效率地抑制作为蒸镀颗粒301的最终出口(射出口)的蒸镀喷嘴122的出口处的蒸镀颗粒301的散射,因此,浪费的蒸镀颗粒301变少,能够使有助于规定方向的成膜的蒸镀颗粒301的成分变多。因此,能够提高成膜效率。
此外,在本实施方式中,优选蒸镀颗粒扩散单元20内的压力为数十Pa~数Pa,空间部43内的压力为1×10-0Pa~1×10-2Pa,空间部113内的压力为1×10-1Pa~1×10-3Pa,真空室内空间2a的压力为1×10-3Pa以下(其中,空间部43内的压力>空间部113内的压力>真空室内空间2a的压力)。
在本实施方式中,从蒸镀颗粒扩散单元20供给到蒸镀颗粒射出单元30的蒸镀颗粒301中,从开口部45、115向外部放出的蒸镀颗粒301以外的蒸镀颗粒301从蒸镀喷嘴32经由空间部43入射到蒸镀喷嘴52,并从蒸镀喷嘴52经由空间部113通过蒸镀喷嘴122,从而从蒸镀源10射出。
在蒸镀颗粒射出单元30中,利用第一喷嘴单元31、第二喷嘴单元51和第三喷嘴单元121的法线方向(即Z轴方向)上的各蒸镀喷嘴32、52、122的物理的喷嘴长度d3、d13、d23,改善蒸镀颗粒301的直线性。
另外,在本实施方式中,列举如图7所示,喷嘴单元的段数为2段的情况为例进行了说明,但是蒸镀颗粒射出单元30内的压力,如上所述越靠蒸镀颗粒射出方向上游侧越高,越靠蒸镀颗粒射出方向下游侧越低,越增多喷嘴单元的段数,蒸镀颗粒301向真空室内空间2a的出口(射出口)处的压力与真空室内空间2a的压力之差越小。
因此,就第二段以后的蒸镀喷嘴的出口与入口的压力差而言,越靠蒸镀颗粒射出口下游侧的蒸镀喷嘴,蒸镀喷嘴的出口与入口的压力差越小。
此外,蒸镀喷嘴32的出口与入口的压力差优选为10~1000倍的范围内,第二段以后的蒸镀喷嘴的出口与入口的压力差、例如蒸镀喷嘴52的出口与入口的压力差以及蒸镀喷嘴122的出口与入口的压力差希望为10~100倍的范围内。
另外,在本实施方式中,作为成膜中使用的正式抽真空用的真空泵,基于与实施方式1同样的理由,也优选涡轮泵。
另外,在本实施方式中,也可以如图7所示,在真空排气单元14的真空排气路径的一部分(真空泵17的真空排气路径上游侧)设置有蒸镀颗粒回收部46。由此,能够利用蒸镀颗粒回收部46容易地回收从开口部45、115放出的蒸镀颗粒301。
此外,在图7中,作为一个例子,列举了使与各真空排气口19连接的各配管16单根化,在将该配管16与真空泵17连接之前设置有蒸镀颗粒回收部46的情况为例来表示。由此,能够例如在真空室2的外部容易地回收从开口部45、115放出到蒸镀颗粒射出单元30的外部的蒸镀颗粒301。
然而,本实施方式并不限定于此,也可以在使各配管16单根化之前,在各配管16的一部分或各配管15、18的一部分、或者各真空排气口19内分别设置蒸镀颗粒回收部46。
另外,本实施方式中,也希望蒸镀源10被加热到蒸镀材料变成气体的温度以上的温度。
因此,希望压力调整单元111、第三喷嘴单元121、配管18和真空排气口19,与配管12、15、16、蒸镀颗粒扩散单元20、第一喷嘴单元31、压力调整单元41和第二喷嘴单元51同样,由未图示的加热体(加热器)加热到优选比蒸镀材料变成气体的温度高50℃以上的温度(例如400℃)。
另外,在本实施方式中,也可以是开口部45、115分别经由压力调整阀49(参照图4)等压力调整器与真空泵17连接。即,也可以在配管15、18中设置有压力调整阀49。
通过这样在配管15、18中设置压力调整阀49来进行开口部45、115的开度(开口面积)的调整,即使在将各空间部43、113与同一个真空泵17(或者真空泵4)连接的情况下,也能够与配管15、18的配管直径的调整一起,或者与配管15、18的配管直径的调整无关地,来调整各空间部43、113被抽真空的比例(各配管15、18的真空排气能力)。
另外,通过在配管15、18中设置压力调整阀49来进行开口部45、115的开度(开口面积)的调整,如在实施方式1中列举在开口部45与真空泵17之间设置有压力调整阀49的情况为例所说明的那样,能够更容易地进行成膜速率的调整,并且能够使得蒸镀颗粒301不会从开口部45、115过度排出(放出)。
在该情况下,在本实施方式中,在成膜速率确认工序中,通过在关闭全部的压力调整阀49的状态下从蒸镀源10射出蒸镀颗粒301来确认成膜速率。然后,在成膜速率调整工序中,一边利用真空泵17进行抽真空,一边打开设置在配管15、18中的各压力调整阀49,由此,使空间部43的压力低于夹着该空间部43的喷嘴单元中的作为蒸镀颗粒射出方向上游侧的喷嘴单元的第一喷嘴单元31中的蒸镀喷嘴32内的压力,并且使空间部113的压力低于夹着该空间部113的喷嘴单元中的作为蒸镀颗粒射出方向上游侧的喷嘴单元的第二喷嘴单元51中的蒸镀喷嘴52内的压力。然后,一边确认在被成膜基板200上形成的蒸镀膜302的膜厚分布,一边从蒸镀源10射出蒸镀颗粒301,由此调整成膜速率即可。
另外,在本实施方式中,将空间部43和空间部113连接于共用的真空排气系统(真空排气单元14)。因此,依照本实施方式,能够使对真空室2内进行真空排气的真空排气系统以外的真空排气系统为1个,因此,能够使蒸镀源10、进而蒸镀装置100的装置构成简化。另外,也能够避免配管复杂化。但是,本实施方式并不限定于此,也可以将空间部43和空间部113连接于彼此不同的真空排气系统。
另外,在本实施方式中,列举将空间部43和空间部113连接于在真空泵4以外另外设置的真空泵17的情况为例进行了说明,但是在本实施方式中,也可以将空间部43和空间部113连接于真空泵4。
另外,在实施方式2中,列举将真空排气口19设置在真空室2的外部的情况为例进行了图示,但是真空排气口19也可以设置在真空室内空间2a。
另外,在本实施方式中,列举图7中在压力调整单元41的左右(即X轴方向两端侧)的侧壁44上分别各设置有1个开口部45,并且在压力调整单元111的左右(即X轴方向两端侧)的侧壁114上分别各设置有1个开口部115的情况为例进行了说明。然而,如上所述,开口部45、115只要形成为使得空间部43、113内的压力均匀即可,开口部45、115例如可以分别设置3个以上。
另外,开口部45、115可以设置相同的数量,但是也可以使更靠近蒸镀颗粒301向外部的射出口(颗粒放出口)的(即,蒸镀颗粒射出方向下游侧的)开口部115形成得比开口部45多。
其理由是因为,蒸镀颗粒射出单元30需要形成为使得蒸镀颗粒射出口下游侧的空间部的压力低于蒸镀颗粒射出口上游侧的空间部的压力,并且利用各段的蒸镀喷嘴,越靠蒸镀颗粒射出口下游侧,蒸镀颗粒301越被准直化,因此,越靠蒸镀颗粒射出口下游侧的空间部,从设置在该空间部的开口部,蒸镀颗粒301伴随排气被放出的(漏出的)比例越少。
<效果>
以下,使用膜厚分布的测定结果对本实施方式的蒸镀源10的效果进行具体说明。
(膜厚分布的测定条件)
此外,以下,除了使用图7所示的蒸镀源10代替图1所示的蒸镀源10以外,与实施方式1同样地测定膜厚分布。
此外,在本实施方式中测定所使用的蒸镀源10中的蒸镀喷嘴32、52、122的与Y轴方向平行的第一边32a、52a、122a的长度(Y轴方向的开口宽度d1、d11、d21)分别为60mm。另外,蒸镀喷嘴32、52、122的与X轴方向平行的第二边32b、52b、122b的长度(X轴方向的开口宽度d2、d12、d22)分别为3mm。由此,各蒸镀喷嘴32、52、122的开口面积为180mm2。蒸镀喷嘴32、52、122的与Z轴方向平行的第三边32c、52c、122c的长度(深度、喷嘴长度d3、d13、d23)分别为60mm。
另外,空间部43、113的Z轴方向的高度(即蒸镀喷嘴32、52之间的距离和蒸镀喷嘴52、122之间的距离)分别为30mm,X轴方向的长度分别为180mm,Y轴方向的长度分别为100mm。
另外,在本实施方式中,使各开口部45的开口径和各配管15的内径均为直径(Φ)2mm、截面积(开口面积)3.1mm2。因此,2个开口部45的合计的开口面积(开口部45的总开口面积(总开口面积))为6.2mm2。由此,使空间部43的开口部45的总开口面积为夹着该空间部43的喷嘴单元中的作为蒸镀颗粒射出方向下游侧的喷嘴单元的第二喷嘴单元51的各蒸镀喷嘴52的开口面积(180mm2)的1/10以下。
另外,使各开口部115的开口径和各配管18的内径均为直径(Φ)3.2mm和截面积(开口面积)8.0mm2。因此,2个开口部115的合计的开口面积(开口部115的总开口面积(总开口面积))为16mm2。由此,使空间部113的开口部115的总开口面积为夹着该空间部113的喷嘴单元中的作为蒸镀颗粒射出方向下游侧的喷嘴单元的第三喷嘴单元121的各蒸镀喷嘴122的开口面积(180mm2)的1/10以下。
另外,配管18的截面积相对于配管15的截面积(换言之,开口部115的截面积相对于开口部45的截面积)如上所述为2.6。
另外,各配管15的长度D1(即开口部45与真空排气口19之间的距离)和各配管18的长度D4(即开口部115与真空排气口19之间的距离)分别为0.5m。
另外,图7中,由D2+D3表示的各配管16的配管长度分别为4m,配管16的内径为直径(Φ)30mm和截面积707mm2
另外,如上所述,蒸镀颗粒扩散单元20内的压力为数Pa,上述空间部43内的压力为1×10-0Pa~1×10-3Pa,上述空间部113内的压力为1×10-1Pa~1×10-3Pa,真空室内空间2a的压力为1×10-3Pa以下。
另外,蒸镀颗粒产生单元11中的加热容器(坩埚)的温度为250℃~270℃的范围内,各蒸镀喷嘴32、52、122、空间部43、113、蒸镀颗粒扩散室21、配管12、15、16、18和真空排气口19由加热器加热至400℃,使得温度比蒸镀材料变成气体的温度足够高。此外,其他条件与实施方式1相同。
(膜厚分布的测定结果)
图9是表示本实施方式的蒸镀源10的效果的图。
图9中,实线所示的曲线表示使用本实施方式的蒸镀源10在被成膜基板200上形成蒸镀膜302的情况下的、被成膜基板200的X轴方向截面上的、1个蒸镀喷嘴122的膜厚分布性能(即cosn+3值与蒸镀源距离的关系)。另外,cosn+3值是将被成膜基板200上的形成的蒸镀膜302的最大值设为1进行标准化而得到的值。
因此,图9中上述实线所示的曲线是将由图7中的A所示的从蒸镀源10射出到外部的蒸镀颗粒301形成的蒸镀膜302的X轴方向的膜厚分布标准化时的曲线。但是,在本实施方式中,从蒸镀源10射出到外部的蒸镀颗粒301为通过蒸镀喷嘴32(第一段喷嘴)和蒸镀喷嘴52(第二段喷嘴)后通过蒸镀喷嘴122(第3段喷嘴)的蒸镀颗粒301。
另外,在图9中,虚线所示的曲线表示使用只设置有1段蒸镀喷嘴(具体而言,只设置有蒸镀喷嘴32)的蒸镀源10在被成膜基板200上形成蒸镀膜302的情况下的、被成膜基板200的X轴方向截面上的、1个蒸镀喷嘴32的膜厚分布性能。
即,图9中上述虚线所示的曲线是将由图7中的B所示的通过蒸镀喷嘴32(第一段喷嘴)的蒸镀颗粒301形成的蒸镀膜302的X轴方向的膜厚分布标准化时的曲线。
依照本实施方式,通过使喷嘴部的段数比实施方式1增加,能够使上述蒸镀颗粒射出单元30中的射出蒸镀颗粒301的最末段处的、蒸镀喷嘴122中的作为蒸镀颗粒301向外部的出口(射出口)的部分与真空室内空间2a的压力差进一步减小,能够进一步抑制蒸镀颗粒301的散射。即,能够在进一步提高蒸镀颗粒301的平行性的同时,使蒸镀源10中的蒸镀颗粒301向外部的出口(射出口)部分(出口附近)的压力更加接近真空室内空间2a的压力。
因此,依照本实施方式,如图9所示,能够使X轴方向的膜厚分布比实施方式1中图6的实线所示更加尖锐。
此外,在本实施方式中,各蒸镀喷嘴32、52、122也具有在俯视时Y轴方向长的矩形状,由此,由从蒸镀喷嘴122射出的蒸镀颗粒301形成的蒸镀膜302的膜厚分布,与实施方式1同样,长边方向成为宽的膜厚分布。然而,与实施方式1同样,Y轴方向为成膜方向,因此,在Y轴方向上散射的蒸镀颗粒301有助于成膜。因此,Y轴方向的膜厚分布即使宽,也不会像X轴方向上的膜厚分布那样成为问题。
〔实施方式3〕
主要根据图10和图11对本发明的又一个实施方式进行说明如下。此外,在本实施方式中,对与实施方式1、2的不同点进行说明,对于与实施方式1、2中使用的构成要素具有相同功能的构成要素,标注相同的符号,省略其说明。
<蒸镀源10的概略构成>
图10是表示本实施方式的蒸镀源10的概略构成的立体图。此外,在图10中,为了方便图示,将蒸镀喷嘴32、52、122的数量等省略了一部分,并且将各构成要素的形状简化地表示。
本实施方式的蒸镀装置100,将蒸镀源10的最末段(蒸镀颗粒301最终被放出到蒸镀源10的外部的段)的喷嘴单元中的、作为向外部的射出口的蒸镀喷嘴的正下方的压力调整单元的空间部与真空排气系统连接,将除此以外的压力调整单元的空间部与真空室内空间2a连接,除此以外,与实施方式2的蒸镀装置100相同。因此,在本实施方式中也省略蒸镀装置100整体的图示。
因此,在图10所示的蒸镀装置100中,在包围第三喷嘴单元121中的蒸镀喷嘴122的正下方的空间部113的侧壁114上设置有与真空排气单元14连接的开口部115,而在包围空间部43的侧壁44上设置有面向蒸镀源10的外部(即真空室内空间2a)开口的开口部45。
即,在本实施方式中,空间部113通过开口部115与真空排气单元14连接,而空间部43通过开口部45与真空室内空间2a连接。在本实施方式中,真空排气单元14与实施方式1同样,具有配管15、16和真空泵17,开口部115经由配管15、16与真空泵17连接。
在本实施方式中,在压力调整单元41,设置有将蒸镀喷嘴32与蒸镀喷嘴52连接的空间部43,并且设置有将该空间部43与作为真空空间的真空室内空间2a连接的作为连接口的开口部45,由此,上述空间部43的压力自然降低。而另一方面,在本实施方式中,通过在压力调整单元111设置与真空排气单元14连接的开口部115,将空间部113的压力调整为空间部43内的压力>空间部113内的压力>真空室内空间2a的压力。
此外,当空间部113的压力比真空室内空间2a的压力低时,会将真空室内污染物等杂质吸入到蒸镀喷嘴122中,有可能所形成的蒸镀膜302的纯度降低,或成为灰尘的原因。
因此,在本实施方式中,优选真空泵17使用排气能力比较小的真空泵(具体而言,排气能力比进行真空室2的真空排气的真空泵4小的真空泵),或将空间部113经由压力调整阀49(参照图4)等压力调整器与真空泵17连接,以使得空间部113的压力不低于真空室内空间2a的压力。另外,也可以将配管15、16的内径(配管直径)设定得小,以使得空间部113的压力不低于真空室内空间2a的压力。
在本实施方式中也是,通过采用上述构成,蒸镀颗粒扩散单元20内的压力和蒸镀喷嘴32内的压力>空间部43内的压力>蒸镀喷嘴52内的压力>空间部113内的压力>蒸镀喷嘴122内的压力>真空室内空间2a的压力。
由此,在本实施方式中也是,在上述空间部43中,压力比作为蒸镀颗粒301的入口侧的蒸镀喷嘴32内的压力低,且压力比作为蒸镀颗粒301的出口侧的蒸镀喷嘴52内的压力高,因此,能够抑制向蒸镀喷嘴52去的蒸镀颗粒301的在出口部分的蒸镀颗粒301的散射。
另外,在上述空间部113中,压力比作为蒸镀颗粒301的入口侧的蒸镀喷嘴52内的压力低,且压力比作为蒸镀颗粒301的出口侧的蒸镀喷嘴122内的压力高,因此,能够抑制向蒸镀喷嘴122去的蒸镀颗粒301的在出口部分的蒸镀颗粒301的散射。
因此,在本实施方式中,也能够高效率地抑制作为蒸镀颗粒301的最终出口(射出口)的蒸镀喷嘴122的出口处的蒸镀颗粒301的散射,因此,能够提高成膜效率。
另外,依照本实施方式,如上所述,能够在空间部43被动地进行压力调整,在空间部113主动地进行压力调整,因此,能够高效率地调整空间压力。
此外,在本实施方式中,优选蒸镀颗粒扩散单元20内的压力为数十Pa~数Pa,空间部43内的压力为1×10-0Pa~1×10-2Pa,空间部113内的压力为1×10-1Pa~1×10-3Pa,真空室内空间2a的压力为1×10-3Pa以下(其中,空间部43内的压力>空间部113内的压力>真空室内空间2a的压力)。
另外,在本实施方式中也是,在压力调整单元41、111设置有开口部45、115,由此,蒸镀颗粒301或多或少会从开口部45、115放出。
因此,优选在开口部115与真空泵17之间,如图10所示那样设置有蒸镀颗粒回收部46。
另外,为了回收从开口部45放出的蒸镀颗粒301,优选在开口部45与真空室2之间,例如隔着真空室内空间2a设置有(即与开口部45隔开间隔地设置有)蒸镀颗粒回收部件47和冷却部件48。此时,蒸镀颗粒回收部件47和冷却部件48优选尽可能接近开口部45而与开口部45相对配置。
<效果>
以下,使用膜厚分布的测定结果对本实施方式的蒸镀源10的效果进行具体说明。
(膜厚分布的测定条件)
此外,以下,除了使用图10所示的蒸镀源10代替图1或图7所示的蒸镀源10以外,与实施方式1、2同样地测定膜厚分布。
在本实施方式中,使各开口部115的开口径和各配管15的内径均为直径(Φ)3.2mm和截面积(开口面积)8.0mm2。因此,2个开口部115的合计的开口面积(开口部115的总开口面积(总开口面积))为16mm2。由此,使空间部113的开口部115的总开口面积为夹着该空间部113的喷嘴单元中的作为蒸镀颗粒射出方向下游侧的喷嘴单元的第三喷嘴单元121的各蒸镀喷嘴122的开口面积(180mm2)的1/10以下。
另外,开口部45的开口径均为1mm×8mm(与Z轴方向平行的边的长度×与Y轴方向平行的边的长度)。因此,2个开口部45的合计的开口面积(开口部45的总开口面积(总开口面积))与开口部115同样为16mm2。另外,由此,使空间部43的开口部45的总开口面积为夹着该空间部43的喷嘴单元中的作为蒸镀颗粒射出方向下游侧的喷嘴单元的第二喷嘴单元51的各蒸镀喷嘴52的开口面积(180mm2)的1/10以下。
另外,各配管15的长度(即开口部45与配管16之间的距离)分别为0.5m。另外,与各配管15连接的配管16的配管长度分别为4m,配管16的内径为直径(Φ)30mm和截面积707mm2。此外,其他条件与实施方式1、2相同。
(膜厚分布的测定结果)
图11是表示本实施方式的蒸镀源10的效果的图。
图11中,实线所示的曲线表示使用本实施方式的蒸镀源10在被成膜基板200上形成蒸镀膜302的情况下的、被成膜基板200的X轴方向截面上的、1个蒸镀喷嘴122的膜厚分布性能(即cosn+3值与蒸镀源距离的关系)。另外,cosn+3值是将被成膜基板200上的形成的蒸镀膜302的最大值设为1进行标准化而得到的值。
因此,图11中上述实线所示的曲线是将由图10中的A所示的从蒸镀源10射出到外部的蒸镀颗粒301形成的蒸镀膜302的X轴方向的膜厚分布标准化时的曲线。
另外,图11中,虚线所示的曲线表示使用只设置有1段蒸镀喷嘴(具体而言,只设置有蒸镀喷嘴32)的蒸镀源10在被成膜基板200上形成蒸镀膜302的情况下的、被成膜基板200的X轴方向截面上的、1个蒸镀喷嘴32的膜厚分布性能。
即,图11中上述虚线所示的曲线是将由图10中的B所示的通过蒸镀喷嘴32(第一段喷嘴)的蒸镀颗粒301形成的蒸镀膜302的X轴方向的膜厚分布标准化时的曲线。
依照本实施方式,如图11所示,虽然膜厚分布比实施方式2中图9的实线所示稍微扩展,但是与实施方式2同样,能够使X轴方向的膜厚分布比实施方式1中图6的实线所示更加尖锐。另外,依照本实施方式,能够更高效率地调整喷嘴间压力、具体而言是空间部43、113的压力。
〔其他实施方式〕
以下,作为本发明的其他的实施方式,对实施方式1~3的进一步的变形例进行说明。此外,以下,对与实施方式1~3的不同点进行说明,对于与实施方式1~3中使用的构成要素具有相同功能的构成要素,标注相同的符号,省略其说明。
(变形例1)
图12是表示本变形例的一个例子的蒸镀装置100的主要部分的概略构成的立体图。此外,在图12中,为了方便图示,将蒸镀喷嘴32、52的数量、限制板开口71的数量、掩模开口81的数量等省略了一部分,并且将各构成要素的形状简化地表示。
在实施方式1~3中,列举蒸镀颗粒扩散单元20具有筒形状(圆筒形状)的情况为例进行了图示。然而,蒸镀颗粒扩散单元20的形状并不限定于此,只要在内部具有蒸镀颗粒扩散室21作为使蒸镀颗粒301扩散的扩散空间,其形状就没有特别限定。因此,蒸镀颗粒扩散单元20也可以例如如图12所示,是外形为四棱柱状的中空的容器。另外,作为上述四棱柱状,可以是长方体状,也可以是立方体状。
另外,在实施方式1~3中,列举在蒸镀源主体13以外另外设置有蒸镀颗粒产生单元11、且蒸镀源主体13与蒸镀颗粒产生单元11由配管12连接的情况为例进行了说明。然而,蒸镀颗粒产生单元11也可以例如如图12中虚线所示,设置在蒸镀源主体13内。例如,通过在蒸镀颗粒扩散室21内收纳在内部收纳蒸镀材料300的坩埚等加热容器和加热器作为蒸镀颗粒产生单元11,蒸镀颗粒扩散单元20(蒸镀颗粒扩散室21)也可以作为蒸镀颗粒产生部兼蒸镀颗粒扩散部发挥作用。此外,在蒸镀颗粒扩散室21内收纳有蒸镀颗粒产生单元11的情况下,不需要设置配管12和蒸镀颗粒导入口22。另外,在该情况下,蒸镀源10整体配置在真空室2内。
此外,在本变形例中,如上所述,为以下结构:蒸镀颗粒产生单元11设置在蒸镀颗粒扩散室21内,由此,蒸镀源10整体配置在真空室2内,但是本发明并不限定于此。例如,也可以是以下结构:在实施方式1~3中例示的蒸镀源10中,蒸镀源主体13、配管12和蒸镀颗粒产生单元11分别配置在真空室2内,由此,蒸镀源10整体配置在真空室2内。
另外,在图2中,列举呈二维状排列设置有多个槽状的掩模开口81的情况为例进行了图示。然而,作为如上所述在X轴方向上排列设置有多个沿Y轴方向延伸的狭缝状的掩模开口81的例子,蒸镀掩模80也可以具有图12所示的结构。另外,在图2和图12中,列举蒸镀掩模80具有至少沿X轴方向设置的多个掩模开口81的情况为例进行了图示,但是上述蒸镀掩模80也可以是只设置有1个掩模开口81的所谓的开放掩模。在该情况下,也能够抑制蒸镀颗粒301的散射,因此,也能够得到在上述的各实施方式中记载的效果。
(变形例2)
图13的(a)是表示本变形例的蒸镀源10的概略构成的立体图,图13的(b)是表示图13的(a)所示的蒸镀源10的主要部分的概略构成的正面图。此外,13的(b)表示图13的(a)中用框包围的部分C中的蒸镀源10的概略构成。另外,在图13的(a)中也是,为了方便图示,将蒸镀喷嘴32、52、122的数量等省略了一部分,并且将各构成要素的形状简化地表示。
在实施方式2中,列举将与开口部45连接的配管15和与开口部115连接的配管18在真空排气口19汇总成1个,经由与真空排气口19连接的配管16与真空泵17连接的情况为例进行了说明。
然而,本发明并不限定于此,也可以如图13所示,在每个空间部43、113,将与各空间部43、113连接的配管彼此汇总成1个而与1个真空排气口19连接。
即,也可以将与各开口部45连结的各配管15汇总成1根,并且将与各开口部115连结的各配管18汇总成1根,然后将这些配管15、18与同一个真空排气口19连接。
在该情况下,希望如图13所示,在与作为扫描方向的Y轴方向垂直的X轴方向的中央部配置真空排气口19,使得蒸镀源10的构成左右对称。
(变形例3)
另外,在上述的各实施方式中,列举蒸镀颗粒射出单元30包括第一喷嘴单元31和第二喷嘴单元51作为多段的喷嘴部(蒸镀喷嘴部)的情况、或者除了上述第一喷嘴单元31和第二喷嘴单元51以外还包括第三喷嘴单元121作为多段的喷嘴部(蒸镀喷嘴部)的情况为例进行了说明。然而,上述多段的喷嘴部也可以包括4段以上的喷嘴部(喷嘴单元)。
喷嘴部的段数越多,能够使物理的喷嘴长度越长,因此,越能够改善蒸镀颗粒301的直线性。另外,如上所述,越增多喷嘴部的段数,蒸镀颗粒301向真空室内空间2a的出口(射出口)处的压力与真空室内空间2a的压力之差越小。因此,能够使蒸镀颗粒301的指向性进一步提高。
(变形例4)
另外,在实施方式1~3中,列举各喷嘴单元中的蒸镀喷嘴在俯视时具有相同形状且分别以中心轴(开口中心)一致的方式彼此重叠地设置的情况为例进行了说明。然而,本实施方式并不限定于此。
各喷嘴单元中的蒸镀喷嘴的开口部可以是长边的方向与短边的方向相同的组合,也可以90度交叉。
即,虽然没有图示,但是例如也可以在实施方式1中,蒸镀喷嘴32和蒸镀喷嘴52的配置方向相差90度。
更具体而言,可以是各蒸镀喷嘴32在俯视时以将Y轴方向作为长轴方向并且相邻的蒸镀喷嘴32沿X轴方向位于一条直线上的方式,各蒸镀喷嘴32的长边与X轴平行、并且各蒸镀喷嘴32的短边彼此相对地设置,而各蒸镀喷嘴52在俯视时各蒸镀喷嘴52的长边与Y轴平行并且彼此相对地设置。即,可以是各蒸镀喷嘴32形成为在俯视时与Y轴方向平行的第一边32a为短边、与X轴方向平行的第二边32b为长边的矩形状,而各蒸镀喷嘴52形成为在俯视时与Y轴方向平行的第一边52a为长边、与X轴方向平行的第二边52b为短边的矩形状。
在这样各蒸镀喷嘴32、52的俯视时的开口形状具有由长边和短边构成的矩形状的情况下,由从各个蒸镀喷嘴32、52射出的蒸镀颗粒301形成的蒸镀膜302的膜厚分布,长边方向成为宽的膜厚分布,但是短边方向能够实现尖锐的膜厚分布。
因此,通过将各蒸镀喷嘴32、52的配置方向改变90度并隔着空间部43重叠地叠层,能够得到方形或四棱柱状的尖锐的膜厚分布。
此外,在如上述的各实施方式所示将Y轴方向作为扫描方向的情况下,X轴方向成为将蒸镀材料进行分涂的方向。因此,在如上所述将相同形状的蒸镀喷嘴32、52将配置方向改变90度地隔着空间部43重叠地叠层的情况下,为了尽可能抑制蒸镀颗粒301在X轴方向上的扩展,如上所述,希望作为向外部的射出口的蒸镀喷嘴52在俯视时具有以Y轴方向为长边、以X轴方向为短边的矩形状。
另外,在一边搬送被成膜基板200一边进行成膜的情况下,为了加快生产节拍时间,被成膜基板200的搬送方向上的蒸镀喷嘴的开口宽度(Y轴方向的开口宽度d1、d11)越长越优选,优选Y轴方向的开口宽度d1、d11比Z轴方向的喷嘴长度d3、d13长。
因此,以Y轴方向为长边的蒸镀喷嘴52的长边(即与Y轴方向平行的第一边52a)的长度(即蒸镀喷嘴52的Y轴方向的开口宽度d11)优选形成得比该蒸镀喷嘴52的Z轴方向的喷嘴长度d13长。
此外,在进行扫描蒸镀的情况下,Y轴方向成为成膜方向,因此,在Y轴方向上散射的蒸镀颗粒301有助于成膜。因此,Y轴方向的膜厚分布即使宽,也不会像X轴方向上的膜厚分布那样成为问题。
然而,在扫描蒸镀中,首先,从蒸镀源10射出蒸镀颗粒301,然后,一边射出蒸镀颗粒301一边使被成膜基板200与蒸镀单元1相对移动而进行蒸镀。然后,为了得到所希望的膜厚,沿着Y轴方向,使被成膜基板200的扫描方向反转而进行往复扫描,在同一部位进行多次蒸镀。
因此,即使在进行扫描蒸镀的情况下,也会在被成膜基板200的Y轴方向两端部,因蒸镀颗粒301的扩展而产生蒸镀材料的浪费。另外,不论是否进行扫描蒸镀,没有到达被成膜基板200上的被成膜区域202的蒸镀颗粒301都全部造成蒸镀材料的损失。特别地,构成有机EL元件中的有机层(有机EL层)的有机材料是具有导电性、载流子输送性、发光特性、热稳定性和电稳定性等的特殊的功能性材料,其材料单价非常高。
因此,从进一步提高蒸镀材料的利用效率的观点出发,更希望在X轴方向和Y轴方向上都使蒸镀颗粒301的指向性提高而形成尖锐的膜厚分布。
在上述的例子中,蒸镀喷嘴52的朝向相对于蒸镀喷嘴32旋转了90度,因此,能够抑制蒸镀颗粒301在X轴方向上的扩展。而且,在上述蒸镀喷嘴32、52之间的空间部43设置有开口部45,由此,在蒸镀喷嘴32的出口和蒸镀喷嘴52的出口,蒸镀颗粒301的散射被抑制(或者不产生散射),蒸镀颗粒301不会在Y轴方向上扩展。因此,在上述的例子中,在Y轴方向上,以维持通过蒸镀喷嘴32时的蒸镀颗粒301的分布的状态进行成膜,因此,在通过蒸镀喷嘴52后,通过蒸镀喷嘴32的蒸镀颗粒301的膜厚分布也被维持。因此,在该情况下,在X轴方向和Y轴方向上都能够实现尖锐的膜厚分布。
另外,在如实施方式2或3所示设置有3段以上的喷嘴单元(蒸镀喷嘴部)的情况下,只要作为向外部的射出口的蒸镀喷嘴(例如蒸镀喷嘴122)在俯视时具有以Y轴方向为长边、以X轴方向为短边的矩形状,并且各段的喷嘴单元中的蒸镀喷嘴以各自的长边和短边的朝向正交的方式部分重叠地设置即可。
另外,在上述的各实施方式中,列举各段的蒸镀喷嘴32、52、122均在俯视时具有矩形状的情况为例进行了说明,但是这些蒸镀喷嘴32、52、122中的至少1个在俯视时形成为正方形状也可以。
在使蒸镀喷嘴在俯视时为正方形状的情况下,蒸镀颗粒301的移动被限制,没有退路,因此,与使用在俯视时为矩形状的蒸镀喷嘴时的短边方向的膜厚分布相比,在X轴方向上成为稍微扩展的膜厚分布。因此,通过该蒸镀喷嘴形成的蒸镀膜302的膜厚分布,虽然与使用例如实施方式1~3中的蒸镀喷嘴的情况下的膜厚分布相比,在X轴方向上具有稍微扩展的分布,但是能够实现比例如图6、图9、图11中虚线所示的膜厚分布尖锐的膜厚分布。
另外,在使蒸镀喷嘴在俯视时为正方形状的情况下,与使蒸镀喷嘴在俯视时的开口形状为矩形状的情况相比,能够提高成膜效率。
(变形例5)
另外,在上述的各实施方式中,列举在各段的喷嘴部中,蒸镀喷嘴分别在X轴方向上排列设置有多个的情况为例进行了说明。在这样在各段的喷嘴部中在X轴方向上排列设置有多个蒸镀喷嘴的情况下,能够利用1个蒸镀源10在被成膜基板200上在X轴方向上形成多个蒸镀膜302。因此,即使对大型的被成膜基板200,也能够高效率地形成蒸镀膜302。
然而,本发明并不限定于此,只要在各段的喷嘴部中设置有至少1个蒸镀喷嘴即可。根据在静止成膜状态下对从1个蒸镀喷嘴射出的蒸镀膜302的膜厚分布进行测定而得到的图6、图9、图11所示的结果,可知:通过如上所述在各蒸镀喷嘴之间的空间部设置作为压力调整部(排气口)发挥作用的开口部,即使在蒸镀源10具有例如在各段的喷嘴部只设置有1个蒸镀喷嘴的结构的情况下,也能够得到上述的各实施方式中记载的效果。
(变形例6)
另外,在上述的各实施方式中,列举各喷嘴单元和各压力调整单元分别为块状的单元且一体化为蒸镀颗粒射出单元30的情况为例进行了说明。
然而,上述蒸镀颗粒射出单元30并不限定于此,例如也可以在中空的容器的顶壁和底壁具有贯通口作为蒸镀喷嘴,并且具有在该中空的容器的侧壁(外壁)上设置有将蒸镀喷嘴之间的空间部和真空室内空间2a连接的开口部的形状。另外,上述蒸镀颗粒射出单元30也可以具有框体内部被多个限制板划分的结构。
(变形例7)
另外,在上述的各实施方式中,列举送出口26与各蒸镀喷嘴在俯视时具有相同形状且分别以中心轴(开口中心)一致的方式彼此重叠地设置的情况为例进行了说明。然而,送出口26的形状和大小并不限定于此,也可以形成为1个送出口26与多个蒸镀喷嘴(例如全部蒸镀喷嘴32)相对。因此,上述送出口26也可以具有将多个(例如全部)上述蒸镀喷嘴32连结的形状。
(变形例8)
另外,在上述的各实施方式中,列举以下的情况为例进行了说明:蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10分别被固定在真空室2的任一内壁上,使用基板搬送装置3,使被成膜基板200相对于蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10相对移动,由此,一边扫描被成膜基板200一边进行蒸镀(扫描蒸镀)。
然而,本发明并不限定于此,例如也可以将被成膜基板200固定,例如使蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10以Y轴方向成为扫描方向的方式相对于被成膜基板200相对移动。另外,例如也可以使蒸镀掩模80、限制板单元70及蒸镀源10与被成膜基板200分别以Y轴方向成为扫描方向的方式相对于另一者相对移动。
在这些情况下,蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10也可以被单元化为蒸镀单元1。在蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10被单元化为1个蒸镀单元(蒸镀单元1)的情况下,这些蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10例如(i)可以利用刚性的部件彼此固定;(ii)也可以具有独立的结构,且控制动作作为一个单元而动作。即,可以使蒸镀单元1和被成膜基板200中的至少一者以Y轴方向成为扫描方向的方式相对于另一者相对移动。
另外,也可以是利用同一个保持部件保持蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10并且在该保持部件上安装闸门作动装置(闸门移动装置),由此,形成为蒸镀掩模80、限制板单元70、闸门60和蒸镀源10被同一个保持部件(保持件)保持的结构。换言之,上述蒸镀单元1可以具有闸门60。
在如上所述使蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10相对于被成膜基板200相对移动的情况下,蒸镀装置100可以还包括使这些蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10相对于被成膜基板200相对移动的未图示的搬送装置(移动装置)。
例如,在上述蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10由分别的保持部件(即蒸镀掩模保持部件、限制板单元保持部件、蒸镀源保持部件)保持的情况下,蒸镀装置100例如可以还包括蒸镀掩模搬送装置、限制板单元搬送装置、蒸镀源搬送装置作为使这些蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10相对于被成膜基板200各自分别相对移动的搬送装置。这些蒸镀掩模搬送装置、限制板单元搬送装置、蒸镀源搬送装置利用未图示的控制部控制其动作,使得蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10的位置关系固定。
另外,在上述蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10被单元化为一个蒸镀单元的情况下,蒸镀装置100可以还包括使该蒸镀单元相对于被成膜基板200相对移动的未图示的蒸镀单元搬送装置(蒸镀单元移动装置)。
作为这些搬送装置,例如可以使用辊式的移动装置或油压式的移动装置等公知的各种移动装置。
此外,在将被成膜基板200固定而使蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10相对于被成膜基板200相对移动的情况下,不需要设置基板搬送装置3。
(变形例9)
另外,在上述的各实施方式中,列举Y轴方向上的蒸镀掩模80的长度比Y轴方向上的被成膜基板200的长度短且蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10的位置关系固定(即,X轴、Y轴、Z轴的全部轴向的彼此的位置关系固定)的情况为例进行了说明。
然而,本发明并不限定于此,也可以具有以下的结构:蒸镀掩模80与被成膜基板200在俯视时具有大致相同的大小(例如相同的大小),且被成膜基板200与蒸镀掩模80接触配置。在该情况下,(i)限制板单元70可以例如如图3和图12所示,具有Y轴方向上的限制板72的长度比Y轴方向上的被成膜基板200的长度短且限制板单元70与蒸镀源10的位置关系固定的结构;(ii)虽然没有图示,但是可以具有与蒸镀掩模80和被成膜基板200在俯视时大致相同的大小(例如相同的大小)。
在被成膜基板200和蒸镀掩模80在俯视时具有大致相同的大小且限制板单元70与蒸镀源10的位置关系固定的情况下,能够通过使(i)被成膜基板200和蒸镀掩模80与(ii)限制板单元70和蒸镀源10中的至少一者相对于另一者相对移动,来进行扫描蒸镀。
另外,在被成膜基板200、蒸镀掩模80和限制板单元70在俯视时具有大致相同的大小的情况下,能够通过使(i)被成膜基板200、蒸镀掩模80和限制板单元70与(ii)蒸镀源10中的至少一者相对于另一者相对移动,来进行扫描蒸镀。
此外,在被成膜基板200和蒸镀掩模80在俯视时具有大致相同的大小的情况下,各掩模开口81可以与要在被成膜基板200上形成的各蒸镀膜302的图案对应地设置。
(变形例10)
另外,上述的各实施方式的蒸镀源10如上所述能够适合用于扫描蒸镀。然而,并不限定于此,本发明的蒸镀源10也能够适合用于(i)将被成膜基板200、蒸镀掩模80、限制板单元70和蒸镀源10的位置关系分别固定而进行蒸镀的方法;或者(ii)通过使蒸镀掩模80相对于被成膜基板200依次移动且每次都使它们密合(接触)而进行成膜的步进蒸镀。在该情况下,与以往相比,能够使至少X轴方向的膜厚分布提高。另外,采用本变形例,通过在各蒸镀喷嘴之间的空间部设置作为压力调整部(排气口)发挥作用的开口部,能够抑制各蒸镀喷嘴的出口处的蒸镀颗粒301的散射,因此,与不设置上述开口部的情况相比,在Y轴方向上也能够改善膜厚分布。
但是,在使用上述(i)或(ii)中记载的蒸镀方式的情况下,希望例如如变形例4所示那样改变俯视时的蒸镀喷嘴的开口形状,使得X轴方向和Y轴方向的指向性均提高。
另外,在图3和图12中,列举在蒸镀掩模80与蒸镀源10之间设置有限制板单元70和闸门60的情况为例进行了图示。然而,也不一定需要限制板单元70和闸门60。例如,在如上所述使被成膜基板200与蒸镀掩模80密合(接触)而进行蒸镀的情况下,能够省去限制板单元70和闸门60。
(变形例11)
另外,在上述的各实施方式中,列举使蒸镀颗粒301从下方向上方去从而向上沉积的情况为例进行了说明。然而,本发明并不限定于此,也可以使蒸镀颗粒301从上方向下方去而蒸镀(向下沉积)在被成膜基板200上。
在该情况下,以被成膜基板200、蒸镀掩模80、限制板单元70、闸门60、蒸镀源10的配置相反的方式设置保持这些构成要素的保持部件,并且以蒸镀颗粒射出单元30位于蒸镀颗粒扩散单元20的下方的方式配置蒸镀源10。
在这样利用向下沉积进行蒸镀的情况下,即使没有为了抑制自重弯曲而使用静电卡盘等方法,也能够在被成膜基板200的整面上高精度地形成高精细的图案。
〔总结〕
本发明的方式1的蒸镀源10包括:(i)蒸镀颗粒射出部(蒸镀颗粒射出单元30),其具有:各自具有至少1个蒸镀喷嘴(例如蒸镀喷嘴32、52、122)且在垂直方向上彼此隔开间隔地叠层的多段的蒸镀喷嘴部(例如第一喷嘴单元31、第二喷嘴单元51、第三喷嘴单元121);和设置在上述多段的蒸镀喷嘴部中的各段的蒸镀喷嘴之间的至少1个空间部(例如空间部43、113),上述蒸镀颗粒射出部(蒸镀颗粒射出单元30)通过上述蒸镀喷嘴射出蒸镀颗粒301;和(ii)真空排气单元14,其具有至少1个真空泵(真空泵4、17),且与上述至少1个空间部连接。
根据上述的构成,能够利用上述蒸镀喷嘴的物理的喷嘴长度,来改善从上述蒸镀颗粒射出部射出的蒸镀颗粒301的直线性。
另外,根据上述的构成,真空排气单元14与上述至少1个空间部连接,由此,能够调整与该真空排气单元14连接的空间部内的压力。因此,根据上述的构成,能够调整上述空间部内的压力,使其比夹着上述空间部的蒸镀喷嘴部中的蒸镀颗粒射出方向上游侧的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴内的压力低、且比夹着上述空间部的蒸镀喷嘴部中的蒸镀颗粒射出方向下游侧的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴内的压力高。
因此,根据上述的构成,能够使上述蒸镀喷嘴中的蒸镀颗粒301向外部(即蒸镀源10的外部,具体而言是作为成膜空间的真空室内空间2a)的出口部分的压力与上述外部的压力之差减小。因此,能够高效率地抑制蒸镀颗粒301的颗粒散射,能够使有助于规定方向的成膜的蒸镀颗粒301的成分变多。因此,通过使用上述蒸镀源10,能够使上述蒸镀颗粒301的指向性提高,能够使材料利用效率比以往提高。
另外,根据上述的构成,能够主动地控制上述空间部内的压力,因此,即使在提高了成膜速率的情况或者改变了上述蒸镀喷嘴的形状的情况下,也能够将上述空间部内的压力控制为一定的压力,并且能够使上述空间部内的压力积极地接近上述外部的压力。
本发明的方式2的蒸镀源10优选在上述方式1中,上述空间部具有比夹着上述空间部的蒸镀喷嘴部中的蒸镀颗粒射出方向上游侧的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴内的压力低、且比夹着上述空间部的蒸镀喷嘴部中的蒸镀颗粒射出方向下游侧的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴内的压力高的压力。
根据上述的构成,能够使上述蒸镀喷嘴中的蒸镀颗粒301向外部(成膜空间)的出口部分的压力与上述外部的压力之差减小。因此,能够高效率地抑制蒸镀颗粒301的颗粒散射,能够使有助于规定方向的成膜的蒸镀颗粒301的成分变多。因此,通过使用上述蒸镀源10,能够使上述蒸镀颗粒301的指向性提高,能够使材料利用效率比以往提高。
本发明的方式3的蒸镀源10优选在上述方式1或2中,包括蒸镀颗粒产生部(蒸镀颗粒产生单元11),其对蒸镀材料进行加热而产生气态的上述蒸镀颗粒,至少上述蒸镀颗粒射出部配置在真空室2内,上述空间部具有比上述蒸镀颗粒产生部的压力低、且比上述真空室2内的压力高的压力。
根据上述的构成,能够使上述蒸镀喷嘴中的蒸镀颗粒301向外部(成膜空间、真空室内空间2a)的出口部分的压力与外部(成膜空间)的压力之差减小。因此,能够高效率地抑制蒸镀颗粒301的颗粒散射,能够使有助于规定方向的成膜的蒸镀颗粒301的成分变多。因此,通过使用上述蒸镀源10,能够使上述蒸镀颗粒301的指向性提高,能够使材料利用效率比以往提高。
另外,根据上述的构成,上述真空室2内的杂质不会被吸入上述蒸镀喷嘴中,能够防止所形成的蒸镀膜302的纯度降低,或成为灰尘的原因。
本发明的方式4的蒸镀源10优选在上述方式3中,上述蒸镀颗粒射出部具有多个上述空间部,上述空间部中,越靠蒸镀颗粒射出方向上游侧的空间部,具有越高的压力。
根据上述的构成,能够使上述蒸镀颗粒射出部内的压力沿着蒸镀颗粒301的射出路径逐渐接近上述真空室2内的压力。
另外,上述空间部设置在上述多段的蒸镀喷嘴部中的各段的蒸镀喷嘴之间。因此,根据上述的构成,上述蒸镀颗粒射出部的蒸镀喷嘴部至少设置有3段。喷嘴部的段数越多,能够使物理的喷嘴长度越长,因此,能够改善蒸镀颗粒301的直线性。
另外,越增多上述蒸镀喷嘴部的段数,蒸镀颗粒301向外部(成膜空间、真空室内空间2a)的出口处的压力与上述外部的压力之差越小。
因此,根据上述构成,能够使蒸镀颗粒301的指向性进一步提高。
本发明的方式5的蒸镀源10优选在上述方式4中,上述真空排气单元14具有与上述各空间部连接的多个配管(配管15、16、18),上述各空间部分别经由与上述各空间部连接的配管与同一个上述真空泵连接,与越靠蒸镀颗粒射出方向下游侧的空间部连接的配管,具有越大的截面积。
根据上述的构成,各配管的排气能力由上述配管的截面积(换言之,配管直径)决定。因此,根据上述的构成,能够通过调整上述配管的截面积来改变各空间部被抽真空的比例。
另外,根据上述的构成,能够使与上述各空间部连接的真空泵的数量为1个,因此,能够使结构简化。另外,也能够避免配管复杂化。
本发明的方式6的蒸镀源10优选在上述方式5中,与上述各空间部连接的多个配管经由共用的配管(真空排气口19和配管16)与同一个上述真空泵连接。
根据上述的构成,能够将与上述各空间部连接的各配管彼此以均匀的压力抽真空。因此,能够利用上述配管的截面积容易地调整各空间部被抽真空的比例。
本发明的方式7的蒸镀源10优选在上述方式4中,上述多个空间部中最靠蒸镀颗粒射出方向下游侧的空间部(空间部113)与上述真空排气单元14连接,除此以外的空间部(空间部43)与上述真空室内的空间(真空室内空间2a)连接。
根据上述的构成,上述多个空间部中最靠蒸镀颗粒射出方向下游侧的空间部以外的空间部与上述真空室内的空间连接,由此,在上述最靠蒸镀颗粒射出方向下游侧的空间部以外的空间部,该空间部的压力自然降低。
因此,根据上述的构成,在上述多个空间部中最靠蒸镀颗粒射出方向下游侧的空间部,能够主动地进行压力调整,在除此以外的空间部,能够被动地进行压力调整,因此,能够高效率地调整空间压力。
本发明的方式8的蒸镀源10优选在上述方式1~7中的任一方式中,上述真空排气单元14具有至少1个压力调整机构(压力调整阀49),上述至少1个空间部经由上述压力调整机构与上述真空泵连接。
根据上述的构成,与例如仅利用真空泵的真空排气能力来调整上述空间部的压力的情况相比,能够容易地调整上述空间部内的压力。另外,在设置有多个上述空间部的情况下,即使在将各空间部与同一个真空泵连接的情况下,也能够调整各空间部被抽真空的比例。
而且,根据上述的构成,能够更容易地进行成膜速率的调整,并且能够使得蒸镀颗粒301不会从上述空间部过度排出(放出)到上述真空排气单元14。
本发明的方式9的蒸镀源10优选在上述方式3中,还包括的蒸镀颗粒扩散部(蒸镀颗粒扩散单元20),其使由上述蒸镀颗粒产生部产生的蒸镀颗粒301扩散而向上述蒸镀颗粒射出部供给。
根据上述的构成,能够从上述蒸镀颗粒射出部中最靠蒸镀颗粒射出方向下游侧(即最上段)的蒸镀喷嘴部的蒸镀喷嘴均匀地射出蒸镀颗粒301。
本发明的方式10的蒸镀源10优选在上述方式1~9中的任一方式中,上述多段的蒸镀喷嘴部中最靠蒸镀颗粒射出方向上游侧(即最下段)的蒸镀喷嘴部(第一喷嘴单元31)的出口与入口的压力差为10~1000倍的范围内,除此以外的蒸镀喷嘴部(即第二段以后的蒸镀喷嘴部,具体而言是第二喷嘴单元51、第三喷嘴单元121)的出口与入口的压力差为10~100倍的范围内。
当在上述各段的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴的出口与入口处压力差大时,存在蒸镀颗粒301的散射变多的趋势。因此,希望各蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴的出口与入口的压力差为上述范围内。
本发明的方式11的蒸镀源10优选在上述方式1~10中的任一方式中,上述空间部(空间部43、113)的四周被外壁(侧壁44、114)包围,在该外壁的一部分设置有多个与上述真空排气单元14连接的开口部(开口部45、115),上述开口部设置在上述外壁的隔着上述空间部的中心点彼此相对的位置。
根据上述的构成,能够使上述空间部的内部压力一定。
本发明的方式12的蒸镀源10优选在上述方式1~11中的任一方式中,上述各段的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴各自在俯视时具有由一对长边和一对短边构成的矩形状,以各自的长边和短边的朝向一致的方式重叠地设置。
根据上述的构成,能够使由上述蒸镀颗粒301形成的蒸镀膜302的特别是上述短边方向的膜厚分布集中。因此,能够形成上述短边方向的膜厚分布尖锐的蒸镀膜302。
因此,通过以上述长边方向为扫描方向进行扫描蒸镀,能够形成高精细的蒸镀膜302。
本发明的方式13的蒸镀源10优选在上述方式12中,上述各段的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴的上述长边比上述蒸镀喷嘴的垂直方向的喷嘴长度长。
在进行扫描蒸镀的情况下,通过使扫描方向上的蒸镀喷嘴的开口宽度变长,能够加快生产节拍时间。因此,根据上述的构成,通过以上述长边的方向为扫描方向进行扫描蒸镀,能够加快生产节拍时间。
本发明的方式14的蒸镀源10优选在上述方式1~13中的任一方式中,包括蒸镀颗粒回收部件47,其回收从上述至少1个空间部放出到上述真空排气单元14的蒸镀颗粒301。
根据上述的构成,能够将从上述至少1个空间部放出到上述真空排气单元14的对成膜没有贡献的蒸镀颗粒301回收并再利用。
本发明的方式15的蒸镀装置100是在被成膜基板200上形成规定的图案的蒸镀膜302的蒸镀装置,其特征在于,包括蒸镀单元1,该蒸镀单元1包含上述方式1~14中的任一方式的蒸镀源。
因此,通过使用上述蒸镀装置100,能够得到与上述方式1同样的效果。
本发明的方式16的蒸镀膜制造方法是使用上述方式15的蒸镀装置100在被成膜基板200上形成蒸镀膜302的蒸镀膜制造方法,其特征在于:调整上述空间部的压力,使其比夹着上述空间部的蒸镀喷嘴部中的蒸镀颗粒射出方向上游侧的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴内的压力低、且比夹着上述空间部的蒸镀喷嘴部中的蒸镀颗粒射出方向下游侧的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴内的压力高,在减压气氛下,使上述蒸镀颗粒从上述蒸镀源射出并使上述蒸镀颗粒附着在上述被成膜基板200上。
通过使用上述蒸镀膜制造方法形成蒸镀膜302,能够得到与上述方式1同样的效果。
本发明的方式17的蒸镀膜制造方法优选在上述方式16中,在上述各段的蒸镀喷嘴部中,在俯视时沿第一方向(X轴方向)排列设置有多个上述蒸镀喷嘴,一边使上述蒸镀单元1和上述被成膜基板200中的至少一者在俯视时与上述第一方向正交的第二方向(Y轴方向)上相对移动,一边进行蒸镀。
根据上述的方法,即使对大型的被成膜基板200,也能够高效率地形成蒸镀膜302。
本发明并不限定于上述的各实施方式,能够在权利要求书所示的范围内进行各种改变,将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包括在本发明的技术范围内。而且,通过将在各实施方式中分别公开的技术手段组合,能够形成新的技术特征。
符号说明
1 蒸镀单元
2 真空室
2a 真空室内空间
3 基板搬送装置
4 真空泵
10 蒸镀源
10A、32、52、122 蒸镀喷嘴
11 蒸镀颗粒产生单元(蒸镀颗粒产生部)
12、15、16、18 配管
13 蒸镀源主体
14 真空排气单元
19 真空排气口(配管)
20 蒸镀颗粒扩散单元(蒸镀颗粒扩散部)
21 蒸镀颗粒扩散室
22 蒸镀颗粒导入口
24 周面
25 圆筒轴
26 送出口
30 蒸镀颗粒射出单元(蒸镀颗粒射出部)
31 第一喷嘴单元(蒸镀喷嘴部)
32a、52a、122a 第一边
32b、52b、122b 第二边
32c、52c、122c 第三边
33、53、123 控制板
41、111 压力调整单元
42、112 空间形成用开口部
43、113 空间部
44、114 侧壁(外壁)
45、115 开口部
46 蒸镀颗粒回收部
47 蒸镀颗粒回收部件
48 冷却部件
49 压力调整阀(压力调整机构)
51 第二喷嘴单元(蒸镀喷嘴部)
60 闸门
70 限制板单元
71 限制板开口
72 限制板
80 蒸镀掩模
81 掩模开口
82 非开口部
100 蒸镀装置
121 第三喷嘴单元(蒸镀喷嘴部)
200 被成膜基板
201 被成膜面
202 被成膜区域
203 非成膜区域
300 蒸镀材料
301 蒸镀颗粒
302 蒸镀膜

Claims (17)

1.一种蒸镀源,其特征在于,包括:
蒸镀颗粒射出部,该蒸镀颗粒射出部具有:各自具有至少1个蒸镀喷嘴且在垂直方向上彼此隔开间隔地叠层的多段的蒸镀喷嘴部;和设置在所述多段的蒸镀喷嘴部中的各段的蒸镀喷嘴之间的至少1个空间部,所述蒸镀颗粒射出部通过所述蒸镀喷嘴射出蒸镀颗粒;和
真空排气单元,该真空排气单元具有至少1个真空泵,且与所述至少1个空间部连接。
2.如权利要求1所述的蒸镀源,其特征在于:
所述空间部具有比夹着所述空间部的蒸镀喷嘴部中的蒸镀颗粒射出方向上游侧的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴内的压力低、且比夹着所述空间部的蒸镀喷嘴部中的蒸镀颗粒射出方向下游侧的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴内的压力高的压力。
3.如权利要求1或2所述的蒸镀源,其特征在于:
包括蒸镀颗粒产生部,该蒸镀颗粒产生部对蒸镀材料进行加热而产生气态的所述蒸镀颗粒,
至少所述蒸镀颗粒射出部配置在真空室内,
所述空间部具有比所述蒸镀颗粒产生部的压力低、且比所述真空室内的压力高的压力。
4.如权利要求3所述的蒸镀源,其特征在于:
所述蒸镀颗粒射出部具有多个所述空间部,
所述空间部中,越靠蒸镀颗粒射出方向上游侧的空间部,具有越高的压力。
5.如权利要求4所述的蒸镀源,其特征在于:
所述真空排气单元具有与所述各空间部连接的多个配管,
所述各空间部分别经由与所述各空间部连接的配管与同一个所述真空泵连接,
与越靠蒸镀颗粒射出方向下游侧的空间部连接的配管,具有越大的截面积。
6.如权利要求5所述的蒸镀源,其特征在于:
与所述各空间部连接的多个配管经由共用的配管与同一个所述真空泵连接。
7.如权利要求4所述的蒸镀源,其特征在于:
所述多个空间部中最靠蒸镀颗粒射出方向下游侧的空间部与所述真空排气单元连接,除此以外的空间部与所述真空室内的空间连接。
8.如权利要求1~7中任一项所述的蒸镀源,其特征在于:
所述真空排气单元具有至少1个压力调整机构,
所述至少1个空间部经由所述压力调整机构与所述真空泵连接。
9.如权利要求3所述的蒸镀源,其特征在于:
还包括蒸镀颗粒扩散部,该蒸镀颗粒扩散部使由所述蒸镀颗粒产生部产生的蒸镀颗粒扩散而向所述蒸镀颗粒射出部供给。
10.如权利要求1~9中任一项所述的蒸镀源,其特征在于:
所述多段的蒸镀喷嘴部中最靠蒸镀颗粒射出方向上游侧的蒸镀喷嘴部的出口与入口的压力差为10~1000倍的范围内,除此以外的蒸镀喷嘴部的出口与入口的压力差为10~100倍的范围内。
11.如权利要求1~10中任一项所述的蒸镀源,其特征在于:
所述空间部的四周被外壁包围,在该外壁的一部分设置有多个与所述真空排气单元连接的开口部,
所述开口部设置在所述外壁的隔着所述空间部的中心点彼此相对的位置。
12.如权利要求1~11中任一项所述的蒸镀源,其特征在于:
所述各段的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴各自在俯视时具有由一对长边和一对短边构成的矩形状,以各自的长边和短边的朝向一致的方式重叠地设置。
13.如权利要求12所述的蒸镀源,其特征在于:
所述各段的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴的所述长边比所述蒸镀喷嘴的垂直方向的喷嘴长度长。
14.如权利要求1~13中任一项所述的蒸镀源,其特征在于:
包括蒸镀颗粒回收部件,该蒸镀颗粒回收部件回收从所述至少1个空间部放出到所述真空排气单元的蒸镀颗粒。
15.一种蒸镀装置,其在被成膜基板上形成规定的图案的蒸镀膜,所述蒸镀装置的特征在于:
包括蒸镀单元,该蒸镀单元包含权利要求1~14中任一项所述的蒸镀源。
16.一种蒸镀膜制造方法,使用权利要求15所述的蒸镀装置在被成膜基板上形成蒸镀膜,所述蒸镀膜制造方法的特征在于:
调整所述空间部的压力,使其比夹着所述空间部的蒸镀喷嘴部中的蒸镀颗粒射出方向上游侧的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴内的压力低、且比夹着所述空间部的蒸镀喷嘴部中的蒸镀颗粒射出方向下游侧的蒸镀喷嘴部中的蒸镀喷嘴内的压力高,
在减压气氛下,使所述蒸镀颗粒从所述蒸镀源射出并使所述蒸镀颗粒附着在所述被成膜基板上。
17.如权利要求16所述的蒸镀膜制造方法,其特征在于:
在所述各段的蒸镀喷嘴部中,在俯视时沿第一方向排列设置有多个所述蒸镀喷嘴,
一边使所述蒸镀单元和所述被成膜基板中的至少一者在俯视时与所述第一方向正交的第二方向上相对移动,一边进行蒸镀。
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