CN111684100B - 蒸镀装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能够抑制蒸镀材料的大飞散角度所产生的影响的蒸镀装置。本发明的一方式的基板保持装置，具有蒸发源、支撑机构、限制板以及腔体。蒸发源收纳蒸镀材料，并具有加热蒸镀材料的加热机构。支撑机构在与蒸发源相向的位置支撑蒸镀对象物。限制板被配置在相对于蒸发源与所述蒸镀对象物的中点靠蒸镀对象物侧的位置，限制蒸镀材料的飞散路径。腔体收纳蒸发源、支撑机构以及限制板。

Description

蒸镀装置

技术领域

本发明涉及一种使蒸镀材料蒸发并附着在蒸镀对象物上的蒸镀装置。

背景技术

使蒸镀材料蒸发并附着在蒸镀对象物上的蒸镀装置被用于制造有机EL(Electro-Luminescence：电致发光)显示器和图像传感器等各种产品。蒸镀装置具有配置在腔体内的蒸发源，显示器的面板等蒸镀对象物与蒸发源相向配置。

蒸发源能够收纳固体或液体的蒸镀材料并具有加热机构。通过加热机构加热蒸镀材料，将产生的蒸气供给至蒸镀对象物。其中，在这样的蒸发源中，蒸镀材料的指向性弱，蒸镀材料在大角度范围内飞散。

在蒸镀对象物上配置有规定蒸镀材料的附着区域的掩模的情况较多，但是若蒸镀材料的飞散角度大，则蒸镀材料会附着在应被掩模遮蔽的区域，有可能产生附着区域的周边变得不清晰的掩蔽效应(Mask effect)。

对此，例如在专利文献1中，公开了一种真空蒸镀装置，其对释放出蒸镀材料的喷嘴的朝向以及间隔进行调整，并抑制掩蔽效应。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2018/025637号

发明内容

发明要解决的问题

如专利文献1所记载的那样，在蒸镀装置中，需要消除蒸镀材料的飞散角度大所引发的问题。

鉴于以上的情况，本发明的目的在于，提供一种能够抑制蒸镀材料的大飞散角度所产生的影响的蒸镀装置。

用于解决问题的手段

为了达成上述目的，本发明的一方式的蒸镀装置，具有蒸发源、支撑机构、限制板以及腔体。

上述蒸发源，收纳蒸镀材料，且具有加热上述蒸镀材料的加热机构。

上述支撑机构，在与上述蒸发源相向的位置支撑蒸镀对象物。

上述限制板，被配置在相对于上述蒸发源与上述蒸镀对象物之间的中点而靠上述蒸镀对象物侧的位置，限制上述蒸镀材料的飞散路径。

上述腔体，收纳上述蒸发源、上述支撑机构以及上述限制板。

根据该结构，能够通过限制板限制从蒸发源释放出的蒸镀材料的飞散角度。通过将限制板配置在相对于蒸发源与蒸镀对象物之间的中点而靠蒸镀对象物侧的位置，能够抑制限制板造成的飞散角度的差异。

也可以构成为，上述蒸发源和上述限制板能够在维持彼此的相对位置的状态下相对于上述腔体移动。

也可以构成为，上述蒸发源以及上述限制板相对于上述腔体被固定，

上述支撑机构能够相对于上述腔体移动。

上述限制板可以是沿着与上述蒸发源以及上述限制板的移动方向垂直的面的板状构件。

上述限制板可以是沿着与上述支撑机构的移动方向垂直的面的板状构件。

上述蒸发源可以包括收纳第一蒸镀材料的第一蒸发源以及收纳第二蒸镀材料的第二蒸发源。

发明的效果

如上所述，根据本发明，能够提供一种能够抑制蒸镀材料的大飞散角度所产生的影响的蒸镀装置。

附图说明

图1是本发明的实施方式的蒸镀装置的俯视图。

图2是该蒸镀装置的一部分结构的立体图。

图3是该蒸镀装置所具有的蒸发源的示意图。

图4是示出该蒸镀装置所具有的限制板的配置的示意图。

图5是示出该蒸镀装置所具有的限制板的配置的示意图。

图6是示出该蒸镀装置的动作的示意图。

图7是示出该蒸镀装置的动作的示意图。

图8是示出该蒸镀装置的动作的示意图。

图9是示出比较例的蒸镀装置中的蒸镀材料的飞散角度的示意图。

图10是示出由比较例的蒸镀装置形成的膜的膜厚分布的曲线图。

图11是示出本发明的实施方式的蒸镀装置中的蒸镀材料的飞散角度的示意图。

图12是示出比较例的蒸镀装置中的腔体的大小的示意图。

图13是示出比较例的蒸镀装置中的腔体的大小的示意图。

图14是示出本发明的实施方式的蒸镀装置中的腔体的大小的示意图。

图15是示出用于蒸镀的掩模的剖视图

图16是示出比较例的蒸镀装置中的共蒸镀的形态的示意图。

图17是示出通过使用比较例的蒸镀装置的共蒸镀所形成的膜的每种蒸镀材料的相对膜厚的曲线图。

图18是示出通过使用比较例的蒸镀装置的共蒸镀所形成的膜在膜厚方向上的膜厚分布的曲线图。

图19是示出本发明的实施方式的蒸镀装置所具有的限制板的其他结构的俯视图。

具体实施方式

说明本技术的实施方式的蒸镀装置。

(蒸镀装置的结构)

图1是示出本实施方式的蒸镀装置100的结构的侧视图，图2是蒸镀装置100的一部分结构的立体图。在以下的图中，将相互正交的三个方向分别设为X方向、Y方向以及Z方向。X方向以及Y方向例如为水平方向，Z方向例如为铅垂方向。

如这些图所示，蒸镀装置100具有腔体101、支撑机构102、蒸发源103以及限制板104。

腔体101与未图示的真空泵连接，内部维持规定的压力。支撑机构102、蒸发源103以及限制板104被收纳在腔体101内。

支撑机构102被配置在腔体101内，支撑蒸镀对象物S。支撑机构102能够使蒸镀对象物S在与蒸发源103相向的位置以及不相向的位置之间在X方向上移动。蒸镀对象物S例如为显示器的面板。

在蒸镀对象物S的表面，设置有掩模M。在掩模M上以规定的图案设置有开口，在蒸镀对象物S的表面形成蒸镀材料的图案。此外，当在对蒸镀对象物S的整个表面进行蒸镀的情况下，可以不设置掩模M。

蒸发源103被配置在腔体101内，向蒸镀对象物S供给蒸镀材料。

图3是示出蒸发源103的结构的剖视图。如该图所示，蒸发源103具有收纳箱111、加热机构112以及喷嘴113。

收纳箱111收纳蒸镀材料R。蒸镀材料R是金属或有机物等，并不特别限定。可以在收纳箱111的内部空间中设置用于使蒸镀材料R的流动变得均匀的分散板等。

加热机构112被设置在收纳箱111的周围，将蒸镀材料R加热并使其蒸发。加热机构112能够通过电阻加热或感应加热等而发热。

喷嘴113与收纳箱111的内部空间连通，释放出蒸发的蒸镀材料R。如图2所示，设置有多个喷嘴113，多个喷嘴113可以沿着Y方向排列。此外，并不特别限定喷嘴113的数量，也可以为一个喷嘴。另外，蒸发源103可以没有喷嘴113，收纳箱111的上表面可以是开放式结构。

如图2所示，蒸镀装置100可以具有第一蒸发源103a和第二蒸发源103b两个蒸发源103。第一蒸发源103a和第二蒸发源103b在X方向上相邻，互相向蒸镀对象物S供给不同的蒸镀材料R。

限制板104被配置在蒸发源103与蒸镀对象物S之间，限制蒸镀材料R的飞散路径。如图2所示，限制板104是沿着与支撑机构102的移动方向(X方向)垂直的面(Y-Z平面)的板状构件。蒸镀装置100具有隔着蒸发源103而在X方向上相向的一对限制板104。

图4以及图5是示出限制板104的位置的示意图，图4是从Y方向观察时的图，图5是从X方向观察时的图。如这些图所示，将X-Z平面上的蒸发源103与蒸镀对象物S之间的中点设为点P，即，点P与蒸发源103的距离D1等于点P与蒸镀对象物S的距离D2。

限制板104被设置在相对于点P而靠蒸镀对象物S侧的位置，即，被设置得比蒸发源103更接近蒸镀对象物S。

限制板104通过未图示的支撑机构被腔体101或蒸发源103支撑，并且限制板104相对于蒸发源103的相对位置被固定。

(蒸镀装置的动作)

说明蒸镀装置100的动作。图6至图8是示出蒸镀装置100的动作的示意图。

如图6所示，在蒸发源103中，通过加热机构112(参照图3)加热蒸镀材料R，并从喷嘴113释放出蒸镀材料。将从第一蒸发源103a释放出的蒸镀材料作为蒸镀材料R1，将从第二蒸发源103b释放出的蒸镀材料作为蒸镀材料R2。

如图6所示，在蒸镀开始之前，蒸镀对象物S位于远离蒸发源103的待机位置。若蒸镀材料R1以及R2到达规定的温度，则驱动支撑机构102，如图7所示，使蒸镀对象物S移动至与蒸发源103相向的位置。

蒸镀材料R1以及R2从喷嘴113朝向蒸镀对象物S飞散，并附着在蒸镀对象物S上。另外，一部分被掩模M遮蔽并形成图案。此时，如后所述，蒸镀材料R1以及R2的飞散路径被限制板104限制。

如图8所示，若蒸镀对象物S到达终端位置，则支撑机构102使蒸镀对象物S返回图6所示的待机位置。

蒸镀材料R1以及R2，在从蒸镀对象物S的待机位置(图6)向终端位置(图8)的往路和从终端位置(图8)向待机位置(图6)的归路的两条路上被蒸镀到蒸镀对象物S上。

由此，在蒸镀对象物S的表面形成由蒸镀材料R1以及R2构成的膜。此外，蒸镀材料R1和R2可以产生化学键，也可以被混合。

(限制板所产生的效果)

在与比较例进行比较的基础上来说明限制板104所产生的效果。图9是示出比较例的蒸镀装置300的示意图。如该图所示，蒸镀装置300具有蒸发源303以及限制板304。蒸发源303具有收纳蒸镀材料的收纳箱311以及喷嘴313，限制板304被配置在喷嘴313的附近。

若加热蒸镀材料，则如图9所示，设想通过限制板304限制了蒸镀材料的飞散路径，蒸镀材料以角度范围H1飞散。在蒸镀对象物S中，将以角度范围H1飞散的蒸镀材料所到达的区域表示为直接区域L1。

图10是示出蒸镀装置300的蒸镀对象物S的膜厚分布的曲线图。如该图所示，从蒸镀对象物S的中央部(图中左侧)至直接区域L1的膜厚与没有限制板304的情况的膜厚相同。

然而，实际上，在角度范围H1的外侧(图中右侧)也会附着蒸镀材料。如图9中的角度范围H2所示，这是从喷嘴313的与限制板304相反的一侧释放出的蒸镀材料附着所形成的。在图9以及图10中，将以角度范围H2飞散的蒸镀材料所到达的区域表示为交叉区域L2。

如图10所示，通过设置限制板304，能够在到直接区域L1为止的区域形成规定的膜厚，但在交叉区域L2也形成有膜厚朝向周缘急剧减小的膜。

另一方面，图11是示出本发明的蒸镀装置100所进行的蒸镀的形态的示意图。如该图所示，由于限制板104设置得接近蒸镀对象物S，因而直接区域L1与交叉区域L2几乎是相同的区域。此外，在图9以及图11中分别示出一个蒸发源，但是在两个蒸发源的情况下，在本发明的结构中，也同样地能够使直接区域L1和交叉区域L2基本一致。

图12以及图13是示出蒸镀装置300中的腔体301的尺寸的示意图。图12示出蒸镀前的蒸镀对象物S的待机位置。如该图所示，待机位置需要是远离蒸发源303的位置，从而以角度范围H2飞散的蒸镀材料不会到达蒸镀对象物S。

另外，图13示出蒸镀开始时的蒸镀对象物S的位置。如上所述，由于在交叉区域L2无法形成期望的膜厚，因而需要将以角度范围H1飞散的蒸镀材料所到达的位置作为蒸镀开始位置。

这样，在蒸镀装置300中，为了在蒸镀开始之前不附着蒸镀材料，需要使蒸镀对象物S远离蒸发源303，需要使腔体301的尺寸相应地增大。

另一方面，图14是示出蒸镀装置100中的腔体101的尺寸的示意图。如上所述，在蒸镀装置100中，以角度范围H1飞散的蒸镀材料的到达位置与以角度范围H2飞散的蒸镀材料的到达位置基本一致。因此，如该图所示，能够使蒸镀开始之前的蒸镀对象物S的待机位置接近蒸发源103，能够缩小腔体101的尺寸。

而且，在蒸镀装置100中，能够抑制掩模所产生的图案的渗出。图15是掩模M(参照图1)的放大剖视图。如该图所示，掩模M具有开口面积朝向蒸发源103侧的开口501扩大的锥部502以及开口面积朝向蒸镀对象物S侧的开口503扩大的锥部504。

这些锥部是在制作掩模M时形成的。一般来说，锥部502以及锥部504的倾斜角度θ是55°左右。在此，在蒸镀装置300中，由于存在如上述那样以角度范围H2的大角度范围入射的蒸镀材料，因此如该图所示，蒸镀材料R经由锥部502或锥部504斜着入射到蒸镀对象物S上，并附着在比开口503更宽的位置上。

由此，蒸镀膜的图案变得不清晰，图案的精度降低。特别是，若图案随着显示器的高分辨率等而变得细微化，则图案的不清晰化成为更大的问题。

对此，在蒸镀装置100中，如上所述，由于角度范围H2被限制板104限制在规定的角度以下，因而基本不存在以大角度范围入射的蒸镀材料，能够抑制图案的不清晰化。

另外，在蒸镀装置300中，在使用两个蒸发源303同时对两种蒸镀材料进行蒸镀(共蒸镀)的情况下，存在膜中的蒸镀材料的浓度分布不均匀的问题。

图16是示出蒸镀装置300的共蒸镀的形态的示意图。如该图所示，从蒸发源303a释放出第一蒸镀材料R1，从蒸发源303b释放出第二蒸镀材料R2。

图17是示出通过蒸镀装置300进行的共蒸镀所形成的膜的膜厚分布的曲线图，蒸镀对象物S以相对于蒸发源303静止的状态成膜。如该图所示，在成膜区域的右端，第一蒸镀材料R1的膜厚大于第二蒸镀材料R2的膜厚，在左端，第二蒸镀材料R2的膜厚大于第一蒸镀材料R1的膜厚。这是因为，如上所述，在蒸镀装置300中，存在以大角度范围即角度范围H2入射到蒸镀对象物S的蒸镀材料。

图18是示出在使蒸镀对象物S相对于蒸发源303往返一次的情况下，第一蒸镀材料R1(掺杂剂：Dopant)在膜厚方向上的浓度分布的曲线图。如该图所示，在膜的蒸镀对象物S侧(图中左端)和蒸发源303侧(图中右端)，第一蒸镀材料R1的浓度高，在中央部，第一蒸镀材料R1的浓度小。

这样，在蒸镀装置300中，由于由限制板304引起的角度范围H1与角度范围H2之间存在差异，从而存在两种蒸镀材料的浓度分布不均匀的问题。

对此，在蒸镀装置100中，由于由限制板104引起的角度范围H1与角度范围H2之间几乎没有差异，因而能够使蒸镀材料的浓度分布变得均匀。

而且，在蒸镀装置100中，能够减少附着在限制板104上的蒸镀材料的量。在蒸镀装置300中，由于在喷嘴313的附近配置有限制板304，因而在蒸镀过程中，蒸镀材料会附着在限制板304上。附着在该限制板304上的蒸镀材料没有到达蒸镀对象物S，被浪费了。

而且，随着蒸镀的进行，附着在限制板304上的蒸镀材料的体积增加，每单位时间的附着量也增加，因此到达蒸镀对象物S的蒸镀材料逐渐减少，在蒸镀对象物S的一次往返所形成的膜厚随着时间而变化。

此外，若加热限制板304，则能够防止蒸镀材料的附着，但限制板304成为热源，对掩模M和蒸镀对象物S产生热变形等影响，因此难以加热限制板304。因此，无法避免在限制板304上附着蒸镀材料。

对此，在蒸镀装置100中，由于限制板104被设置得远离蒸发源103，因而与蒸镀装置300相比，在限制板104上附着的蒸镀材料的附着量少得多。由此，能够抑制浪费掉的蒸镀材料的量，提高材料利用效率。而且，由于还抑制了膜厚随时间的变化，因而能够实现膜品质的提高。

(蒸镀装置的其他结构)

本实施方式的蒸镀装置100的结构不限于上述内容。例如，在上述结构中，蒸发源103以及限制板104的位置相对于腔体101固定，通过支撑机构102相对于腔体101移动来成膜。

另一方面，也可以与之相反地，支撑机构102相对于腔体101被固定，蒸发源103与限制板104能够相对于腔体在X方向上移动。在该情况下，可以使蒸发源103和限制板104的彼此的相对位置固定，也可以使蒸发源103与限制板104直接连接，或者在通过各自的驱动机构保持相对位置的状态下能够移动。

在该结构中，限制板104可以是沿着与蒸发源103以及限制板104的移动方向(X方向)垂直的面(Y-Z平面)的板状构件。

另外，在蒸镀对象物S的移动方向(X方向)上，在蒸发源103的两侧配置有一对限制板104，但并不限于此。图19是示出具有其他结构的限制板104的俯视图，是从Z方向上观察蒸发源103以及限制板104时的图。如该图所示，从Z方向观察时，可以以包围蒸发源103的方式设置限制板104。

而且，在蒸镀装置100中，典型地，蒸发源103被配置在铅垂下方，支撑机构102被配置在铅垂上方。然而，蒸镀装置100并不限于该配置，可以将支撑机构102配置在铅垂下方，将蒸发源103配置在铅垂上方。另外，蒸发源103和支撑机构102可以被配置在水平方向上。

附图标记说明

100：蒸镀装置、

101：腔体、

102：支撑机构、

103：蒸发源、

104：限制板、

111：收纳箱、

112：加热机构、

113：喷嘴、

S：蒸镀对象物、

M：掩模、

R：蒸镀材料。

Claims (2)

1.一种蒸镀装置，其特征在于，具有：

蒸发源，收纳蒸镀材料，并具有加热所述蒸镀材料的加热机构；

支撑机构，在与所述蒸发源相向的位置支撑蒸镀对象物；

限制板，被配置在相对于所述蒸发源与所述蒸镀对象物之间的中点而靠所述蒸镀对象物侧的位置，且以所述蒸镀材料从所述蒸发源以第一角度范围飞散而到达所述蒸镀对象物的直接区域与所述蒸镀材料从所述蒸发源以比所述第一角度范围大的第二角度范围飞散而到达所述蒸镀对象物的交叉区域基本一致的方式限制所述蒸镀材料的飞散路径；以及

腔体，收纳所述蒸发源、所述支撑机构以及所述限制板，

所述蒸发源以及所述限制板构成为能够与所述支撑机构相对移动，所述限制板是沿着与所述相对移动的方向垂直的面的板状构件。

2.根据权利要求1所述的蒸镀装置，其特征在于，

所述蒸发源包括收纳第一蒸镀材料的第一蒸发源以及收纳第二蒸镀材料的第二蒸发源。

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