CN114945702A - 蒸镀装置、升华纯化装置、有机电子器件的生产方法及升华纯化方法 - Google Patents

蒸镀装置、升华纯化装置、有机电子器件的生产方法及升华纯化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114945702A
CN114945702A CN202080092437.6A CN202080092437A CN114945702A CN 114945702 A CN114945702 A CN 114945702A CN 202080092437 A CN202080092437 A CN 202080092437A CN 114945702 A CN114945702 A CN 114945702A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coil
circuit
primary
vapor deposition
inverter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080092437.6A
Other languages
English (en)
Inventor
小林慎一郎
武田谦吾
宫崎浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fukuoka Industry Science And Technology Revitalization Consortium
Original Assignee
Fukuoka Industry Science And Technology Revitalization Consortium
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fukuoka Industry Science And Technology Revitalization Consortium filed Critical Fukuoka Industry Science And Technology Revitalization Consortium
Publication of CN114945702A publication Critical patent/CN114945702A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/26—Vacuum evaporation by resistance or inductive heating of the source
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D7/00—Sublimation
    • B01D7/02—Crystallisation directly from the vapour phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/12—Organic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/10—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/04—Sources of current
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/22—Furnaces without an endless core
    • H05B6/24—Crucible furnaces
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/22—Furnaces without an endless core
    • H05B6/24—Crucible furnaces
    • H05B6/26—Crucible furnaces using vacuum or particular gas atmosphere
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/16—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering
    • H10K71/164—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering using vacuum deposition

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够在采用感应加热方法的同时抑制大电流产生的电路负荷的实用的蒸镀装置等。一种将有机材料在基板上制膜的蒸镀装置，具有：至少一部分是由导体构成的用于收容所述有机材料的容器，配置在所述容器周围的加热线圈，直流电源，与所述直流电源连接的逆变器，与所述逆变器连接的初级线圈，与所述加热线圈连接的次级线圈；所述初级线圈和所述次级线圈形成匹配变压器。

Description

蒸镀装置、升华纯化装置、有机电子器件的生产方法及升华纯 化方法
技术领域
本发明涉及蒸镀装置、升华纯化装置、有机电子器件的生产方法及升华纯化方法，特别是涉及一种将有机材料在基板上制膜的蒸镀装置等。
背景技术
本申请的发明人提出了一种将有机材料在基板上制膜的蒸镀装置，该装置是在对有机材料进行制膜时，在采用热响应性优异的感应加热的同时抑制噪声的实用性的蒸镀装置(专利文献1)。与电阻加热方式相比，感应加热方式热响应性优异。因此，能够迅速地进行升温和冷却，进行精密的温度控制。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特愿2018-063368号公报
专利文献2：日本特愿2018-225361号公报
专利文献3：日本特愿2018-225362号公报
专利文献2：日本特愿2018-225363号公报
专利文献2：日本特愿2018-225364号公报
发明内容
(要解决的技术问题)
然而，为了加热用于感应加热的感应线圈，需要流过大的电流，因此存在对电路施加负荷、有可能成为高温的顾虑。如果电路成为高温，则热的影响也会波及到腔室内部，有可能会损害感应加热方式的优异的热响应性。
因此，本发明的目的在于提供一种采用感应加热方法并在能够流过大电流的同时抑制电路负荷的实用的蒸镀装置等。
(解决问题的方案)
本发明的第一方面是一种将有机材料在基板上制膜的蒸镀装置，具有：至少一部分是由导体构成的用于收容所述有机材料的容器，配置在所述容器周围的加热线圈，直流电源，与所述直流电源连接的逆变器，与所述逆变器连接的初级线圈，与所述加热线圈连接的次级线圈；所述初级线圈和所述次级线圈形成匹配变压器(matching transformer)。
本发明的第二方面是在第一方面的蒸镀装置的基础上，所述逆变器包含在电源单元中，所述初级线圈比所述电源单元更靠近该蒸镀装置所具备的真空腔室，所述电源单元和所述初级线圈由同轴电缆连接。
本发明的第三方面是在第一或第二方面的蒸镀装置的基础上，所述初级线圈的卷绕密度大于所述次级线圈的卷绕密度。
本发明的第四方面是在第一至第三中任一方面的蒸镀装置的基础上，作为具备所述次级线圈的闭合电路的次级电路，是谐振电路。
本发明的第五方面是在第一至第四中任一方面的蒸镀装置的基础上，作为具备所述初级线圈的闭合电路的初级电路，是所述初级线圈的两端与逆变器连接的全桥(fullbridge)方式的电路。
本发明的第六方面是在第一到第四中任一方面的蒸镀装置的基础上，作为具备所述初级线圈的闭合电路的初级电路，是所述初级线圈的与连接于所述逆变器的一端相反的一端经由串联连接的电容器接地的半桥(half bridge)方式的电路。
本发明的第七方面是在第六方面的蒸镀装置的基础上，所述电容器的电容是使所述初级电路的谐振频率与所述次级电路的谐振频率不同的值。
本发明的第八方面是在第六或第七方面的蒸镀装置的基础上，设定所述初级电路的电阻成分为R1、作为具备所述次级线圈的闭合电路的次级电路的电阻成分为R2、所述次级电路的谐振角频率为ωres、所述初级线圈的匝数为n1、所述次级线圈的匝数为n2，所述电容器的电容C1大于由式(1)所示的值。
[算式1]
Figure BDA0003734738560000031
本发明的第九方面是在第六或第七方面的蒸镀装置的基础上，设定所述电容器的电容为C1、所述初级电路的电阻成分为R1、作为具备所述次级线圈的闭合电路的次级电路的电阻成分为R2、所述初级线圈的匝数为n1、所述次级线圈的匝数为n2，所述次级电路的谐振角频率ωres为由式(2)所示的值以上。
[算式2]
Figure BDA0003734738560000032
本发明的第十方面是在第一至第九中任一方面的蒸镀装置的基础上，供给到所述匹配变压器的交流电流为200kHz以上的高频。
本发明的第十一方面是在第十方面的蒸镀装置的基础上，在作为具备所述初级线圈的闭合电路的初级电路中，与所述初级线圈的与连接于所述逆变器的一端相反的一端串联连接的电容器的电容为0.1μF以上。
本发明的第十二方面是在第十或第十一方面的蒸镀装置的基础上，次级侧的电阻成分的值为20Ω以下。
本发明的第十三方面是在第十至第十二中任一方面的蒸镀装置中，次级侧的电阻成分的值为0.01Ω以上。
本发明的第十四方面是在第一至第十三中任一方面的蒸镀装置的基础上，还具有真空腔室，在所述真空腔室的外部具有所述初级线圈，在所述真空腔室的内部具有所述次级线圈。
本发明的第十五方面是一种对有机材料进行纯化的升华纯化装置，具有：至少一部分是由导体构成的用于收容所述有机材料的容器，配置在所述容器周围的加热线圈，直流电源，与所述直流电源连接的逆变器，与所述逆变器连接的初级线圈，与所述加热线圈连接的次级线圈；所述初级线圈和所述次级线圈形成匹配变压器。
本发明的第十六方面是一种使用将有机材料在基板上制膜的蒸镀装置的有机电子器件的生产方法，所述蒸镀装置具有：至少一部分是由导体构成的用于收容所述有机材料的容器，配置在所述容器周围的加热线圈，直流电源，与所述直流电源连接的逆变器，与所述逆变器连接的初级线圈，与所述加热线圈连接的次级线圈；所述初级线圈和所述次级线圈形成匹配变压器；所述有机电子器件的生产方法包括：转换步骤，所述逆变器将来自所述直流电源的直流转换为交流的步骤；降压步骤，所述匹配变压器使电压自所述初级线圈侧向所述次级线圈侧发生降压的步骤；加热步骤，通过在所述线圈中流过所述交流来加热所述容器的步骤。
本发明的第十七方面是一种使用对有机材料进行纯化的升华纯化装置的升华纯化方法，所述升华纯化装置具有：至少一部分是由导体构成的用于收容所述有机材料的容器，配置在所述容器周围的加热线圈，直流电源，与所述直流电源连接的逆变器，与所述逆变器连接的初级线圈，与所述加热线圈连接的次级线圈；所述初级线圈和所述次级线圈形成匹配变压器；所述升华纯化方法包括：降压步骤，所述匹配变压器使电压自所述初级线圈侧向所述次级线圈侧发生降压的步骤；加热步骤，通过在所述线圈中流过所述交流来加热所述容器的步骤。
(发明的效果)
根据本发明的各方面，通过使用匹配变压器，能够在初级侧和次级侧使用不同的电压和电流，并且能够选择与各自用途相符的电压、电流。因此，能够提供一种采用感应加热方法并能够在流过大电流的同时抑制电路负荷的实用的蒸镀装置等。
以往，由于有机物比无机物更容易气化，所以在有机电子器件的生产中，没有设想在线圈中流过使用匹配变压器的程度的大电流。本发明是发明人等在致力于有机电子器件的开发中，从减轻电路负荷的方面出发，想到在有机电子器件的生产方法中也使用匹配变压器的独特的技术思想。
此外，通过使用匹配变压器，初级侧和次级侧也被热阻断。因此，容易保护逆变器不受流过大电流而成为高温的加热线圈的热的影响。
另外，蒸镀速率的控制中不仅需要高速加热，还需要高速冷却。由于本发明中的次级侧是匹配变压器、加热线圈、电容器这样的简单构成，所以冷却手段容易安装。因此，容易高速加热和高速冷却，收纳有机材料的容器的温度控制或速率控制变得容易。
此外，如后所述，在使用匹配变压器的情况下，升温时能够进行更高效率地进行电力施加。
此外，根据本发明的第二方面，乍一看，初级侧的电缆变长，由此电阻值成分使电路的阻抗增加，认为不利于流过大电流。但是，根据本发明人等在使用感应方式的蒸镀装置中的计算和实验，可知即使加长初级侧的布线，电路的阻抗也不易受到影响。而且，通过由电缆将变压器与电源单元分离，在与蒸镀室相邻的有限空间内只连接变压器即可。因此，即使与蒸镀室相邻的空间有限，也更容易应用本蒸镀装置的构成。
此外，根据本发明的第三方面，能够使电压从匹配变压器的初级侧向次级侧发生降压。由此，即使初级侧具有高电压，也能够使用低电流，抑制布线、电路的发热，容易进行作业。此外，由于没有在初级侧的电路中使用大的电流，所以能够抑制因逆变器等的热引起的故障或失控。另外，存在多个高电压类型的功率MOSFET的产品，在电路构建中容易应用。此外，在次级侧，由于电流值变大，所以能够高效率地加热线圈。
而且，FET中的电力损耗即FET的开关损耗与流过FET的漏极电流成比例。因此，通过在初级侧的电路中不流过大电流，可以得到抑制FET的开关损耗并抑制FET中的发热的效果。
此外，根据本发明的第四方面，理想的是通过将匹配变压器的次级侧作为谐振电路，能够只依赖于线圈的电阻而流过大电流。
此外，根据本发明的第五方面，通过在初级电路中采用全桥方式的电路，能够使流过初级电路的电流的平均值为0，并能够使初级电路中不产生发热等会成为对电路负荷最大要因的直流电流。因此，能够在采用感应加热方式的同时抑制对初级电路的负荷。而且，不只是对电容器等不直接有助于能量传递的元件，而是能够对直接有助于能量传递的初级线圈施加全电压(full voltage)。
另外，根据本发明的第六方面，通过在初级电路中采用半桥方式的电路，能够截除(cutting off)会成为电容器发热等对电路负荷的主要原因的直流成分，另一方面，能够通过交流成分向次级电路传递能量。因此，能够在采用感应加热方式的同时抑制对初级电路的负荷。而且，通过改变电容器的容量，能够调节初级电路的阻抗，并且能够容易地调节投入到初级侧的能量。
此外，根据本发明的第七方面，通过错开初级电路和次级电路的谐振频率，能够仅在次级电路中流过大电流。因此，容易在抑制初级电路中的发热等的对电路负担的同时，高效率地加热感应线圈。
此外，根据本发明的第八和第十一方面，通过调节次级侧的电阻值和卷绕密度，能够有效地抑制初级侧的阻抗。本发明人等的新见解在于，在感应方式的蒸镀装置等中，在次级侧的要素中，电阻成分和卷绕密度是对初级侧的阻抗成分产生特别影响的要素。
此外，根据本发明的第九方面，更容易有效地抑制来自初级侧电容器的阻抗成分。
此外，根据本发明的第十方面，通过使供给到匹配变压器的交流电流为200kHz以上，能够高效率地加热感应线圈。以往，相对于高频，线圈的电感变大，因此只使用10-50kHz左右。相对于此，在本发明中，通过与次级电路的谐振频率匹配，即使迄今为止未使用的高频区域，也能够在低阻抗状态下流过电流。
此外，关于本发明的第十二方面，乍一看，从提高变压器方式的感应加热效率的观点出发，认为为了提高磁通密度，增加感应线圈的匝数即可。但是，根据本发明人等在使用感应方式的蒸镀装置中的计算和实验，得到了次级侧的电阻值特别影响阻抗的见解。因此，即使减少匝数，也容易抑制次级侧的电阻成分的值。特别是，通过使次级侧的电阻值为20Ω以下，即使在装置中流过大电流，也容易平滑且安全地运用。
此外，关于本发明的第十三方面，在增加次级侧的电阻值的情况下，初级侧的阻抗也增加，但为了使感应加热方式有效地发挥功能，需要使线圈的匝数为1匝以上。根据本发明人等在使用感应方式的蒸镀装置中的计算和实验，认为需要使次级侧的电阻值为0.01Ω以上。
此外，根据本发明的第十四方面，能够更容易地使初级电路和次级电路之间发生热阻断。通过减少来自进行控制的初级电路中的次级电路的热的影响，使初级电路的控制稳定，并且在流过大电流时容易使蒸镀速率稳定。因此，在抑制初级电路中的发热等对电路负担的同时，更容易高效率地加热感应线圈。
通常，为了防止变压器中的电力损耗，大多使用共同的变压器铁芯(transformercore)。然而，本发明的第十四方面，想到提供一种蒸镀装置，通过特意分离变压器铁芯，能够在抑制发热等对电路的负荷的同时，高效率地加热感应线圈。
而且，在次级电路中，不需要从真空腔室的外部向内部引入次级电路的导线，因此不需要对真空腔室的凸缘部的导线周围进行密封，容易将真空腔室的真空度保持为较高。
此外，由于没有从真空腔室外所连接的电缆所造成的空间上的制约，所以容易使真空腔室内的坩埚移动。因此，容易做到一边使蒸镀源移动一边实施蒸镀。
附图说明
图1是使用交流电源和匹配变压器的感应加热方式的电子电路，是例示在初级电路中使用全桥方式的电路的图。
图2(a)是示出初级侧电路的阻抗特性的图，(b)是示出次级侧电路的阻抗特性的图。
图3是例示在电子电路1中将次级侧作为谐振电路的电子电路的图。
图4是示出感应线圈的阻抗特性和谐振电路中的阻抗特性的图。
图5是使用交流电源和匹配变压器的感应加热方式的电子电路，是例示在初级电路中使用半桥方式的电路的图。
图6是示出对变压器抑制电路的发热的效果进行了验证的结果的图，(a)是示出不使用变压器而在感应线圈中直接流过电流时的半桥电路的概要的图，(b)是示出使用变压器在感应线圈中流过电流时的电路的概要的图，(c)是示出在两者的感应线圈中流过相同程度的大电流时的发热例的图。
图7是示出在真空腔室的内外设置有匹配变压器的本发明的蒸镀装置的示意图的图。
图8是示出除了匹配变压器之外还并用了基于电场的电力传输方式的本发明的蒸镀装置的示意图的图。
图9是示出实施例5中的蒸镀装置的构成的概要的图。
图10是对收纳在腔室下部的部件尺寸进行比较的图，是比较(a)不使用变压器的情况和(b)使用变压器的情况的图。
图11是对插入同轴电缆的影响进行了实测的曲线图，(a)是示出开关频率(switching frequency)与来自直流电源的供给电流的关系的曲线图，(b)是示出开关频率与在次级侧感应的电流的振幅的关系的曲线图。
图12是对插入同轴电缆的影响进行了实测的曲线图，是示出开关频率与在初级侧感应的电流的振幅的关系的曲线图。
图13是示出使用具有变压器的本发明的电路的情况下的、谐振频率附近的(a)电流值的变化以及(b)电流值相对于次级侧的频率的变化的曲线图。
图14是示出在感应加热方式的蒸镀装置中，在电路具有变压器的情况和不具有变压器的情况下，(a)成膜时的蒸镀速度以及(b)温度上升时所施加的电力的经时变化的曲线图。
图15是使用本发明的变压器的感应加热方式的模型的电路图。
图16是示出在感应加热方式的蒸镀装置中，在电路具有变压器的情况和不具有变压器的情况下，对于作为发光层的主体材料的mCBP进行蒸镀的结果的图。
具体实施方式
(实施例1)
图1是例示在本蒸镀装置中使用交流电源和匹配变压器的感应加热方式的电子电路、即在初级电路中使用全桥方式的电路的图。其中，在使用全桥方式的电路中，如下所述，初级侧线圈的两端与逆变器连接。
参照图1，在电子电路100中，在直流电源21(本申请权利要求中的“直流电源”的一个例子)依次串联连接有硅功率MOSFET231及硅功率MOSFET251。在硅功率MOSFET231及硅功率MOSFET251上连接有FET驱动电路部(FET驱动器)271。硅功率MOSFET251在从硅功率MOSFET231观察的相反侧接地。另外，硅功率MOSFET231和硅功率MOSFET251从直流电源21接地的方向都是作为晶体管的反方向，在没有沟道(channel)的状态下不流过电流。
硅功率MOSFET231和硅功率MOSFET251之间的触点(contact)351连接到初级侧线圈11的一端。另外，在直流电源21上依次串联连接有硅功率MOSFET232和硅功率MOSFET252。在硅功率MOSFET232和硅功率MOSFET252上连接有FET驱动电路部(FET驱动器)272。硅功率MOSFET252在与硅功率MOSFET232观察的相反的一侧接地。另外，硅功率MOSFET232和硅功率MOSFET252从直流电源21接地的方向都是作为晶体管的反方向，在没有沟道的状态下不流过电流。
硅功率MOSFET232和硅功率MOSFET252之间的触点352连接到电阻17，该电阻17连接到与连接有触点351的初级侧线圈11的一端相反的一端。
以卷绕容器3(本申请权利要求的“容器”的一个例子)周围的方式设置的加热线圈5(本申请权利要求的“加热线圈”的一个例子)与匹配变压器部7(本申请权利要求中的“转换变压器”的一个例子)的次级侧线圈9(本申请权利要求中的“次级线圈”的一个例子)的两端电连接。在匹配变压器部7中，次级侧线圈9和初级侧线圈11(本申请权利要求的“初级线圈”的一个例子)磁耦合。初级侧为非谐振电路的电路，以便几乎不流过电流也能够施加大电压。另外，电阻17包含MOSFET的内部电阻、布线及初级侧线圈11的电阻值。
其中，匹配变压器部7也将初级电路和次级电路进行热阻断。因此，即使感应线圈5成为高温，也能够阻断由初级电路的热量引起的负荷。此外，即使初级电路成为高温，也能够防止对次级电路的影响。
另外，匹配变压器部7的次级侧线圈9和初级侧线圈11的卷绕密度不同，能够使电压、电流在初级侧和次级侧变化。因此，能够提供一种能够在采用感应加热方法的同时抑制成为对初级电路的负担的发热的实用的蒸镀装置等。将施加于次级侧线圈9的有效电压(effective voltage)VR app和流过次级侧线圈9的有效电流IR app，分别使用初级侧线圈11的匝数n1、次级侧线圈9的匝数n2、施加到初级侧线圈11的电压VAC、感应线圈5的电阻成分Rcoil、以及流过初级侧线圈11的电流IAC，由以下的式(3)～(5)表示。
[算式3]
Figure BDA0003734738560000101
VAC＝IappRcoil…式(4)
Figure BDA0003734738560000102
FET驱动电路部271分别与硅功率MOSFET231和硅功率MOSFET251的栅电极电连接。FET驱动电路部271接收来自振子33的信号，并将输入信号291或输入信号311分别输入到硅功率MOSFET231或硅功率MOSFET251的栅电极。此外，FET驱动电路部272分别与硅功率MOSFET232和硅功率MOSFET252的栅电极电连接。FET驱动电路部272接收来自振子33的信号，并将输入信号292或输入信号312分别输入到硅功率MOSFET232或硅功率MOSFET252的栅电极。另外，在振子33与FET驱动电路部271及驱动电路部272之间，连接有死区时间赋予部34。
当从FET驱动电路部271和FET驱动电路部272向硅功率MOSFET231和硅功率MOSFET252分别输入输入信号291和输入信号312时，硅功率MOSFET231和硅功率MOSFET252成为导通(ON)状态，电流沿着直流电源21、硅功率MOSFET231、触点351、初级侧线圈11、电阻17、硅功率MOSFET252的方向流动。另一方面，当从FET驱动电路部271和FET驱动电路部272向硅功率MOSFET251和硅功率MOSFET232分别输入输入信号311和输入信号292时，硅功率MOSFET251和硅功率MOSFET232成为导通(ON)状态，电流沿着硅功率MOSFET232、电阻器17、初级侧线圈11、触点351、硅功率MOSFET251的方向流动。通过交替地输入输入信号291和输入信号312以及输入信号311和输入信号292，能够将来自直流电源21的直流电流转换成交流并供给至初级侧线圈11。供给到匹配变压器部7内的初级侧线圈11的交流电流根据与磁耦合的次级侧线圈9的匝数比而发生变压，并供给到感应线圈5。
另外，在切换输入信号时，为了防止硅功率MOSFET231和硅功率MOSFET251、以及硅功率MOSFET232和硅功率MOSFET232的导通，在死区时间赋予部34插入死区时间的基础上进行切换。
在图2中(a)示出初级侧电路的阻抗特性，以及，(b)示出次级侧电路的阻抗特性。参照图2(a)，作为LR电路的初级侧电路的阻抗Z1由Z1＝RL1+iωL1表示。因此，初级侧电路的阻抗依赖于初级侧线圈11的电感L1和电流IAC的频率fswitch。另外，参照图2(b)，作为LCR电路的次级侧电路的阻抗Z2由Z2＝Rcoil+iωLcoil表示。因此，次级侧电路的阻抗取决于次级侧线圈9的电感L2和电流IAC的频率fswitch。
图3是例示在电子电路100中将次级侧作为谐振电路的电子电路的图。在图3的电子电路中，通过将匹配变压器部7的次级侧作为谐振电路，利用谐振电路的特性，解决了如果提高频率则电流难以流过加热线圈5的问题。
参照图3，在图1的电子电路100中，通过L1所带来的低通滤波(low-pass filter)效果，由交流电源51表现由四个MOSFET实现Sin(2πfswitch·t)的交流电流的情况，匹配变压器部7的初级侧与电子电路100相同。在匹配变压器部7的次级侧追加电容器39。由次级侧线圈9、感应线圈5、电阻41和电容器39形成RLC谐振电路部37(本申请权利要求的“具有次级线圈的闭合电路”的一个例子)。另外，电阻41是次级侧线圈9和加热线圈5的电阻之和。
另外，为了增大匹配变压器部7的次级侧的电流，匹配变压器部7的初级侧线圈11的卷绕密度比线圈9大。根据该构成，能够使电压从匹配变压器的初级侧向次级侧发生降压。因此，即使初级侧为高电压，也能够使用低电流，作业安全性得以提高。此外，由于没有在初级侧的电路中使用大电流，所以能够抑制由逆变器等的热引起的故障或失控。另外，存在多个高电压类型的功率MOSEFT的产品，在电路构建中应用容易。此外，在次级侧，由于电流值变大，所以能够高效率地加热线圈。
图4是示出谐振电路中的加热线圈的阻抗特性的图。阻抗由Z2＝Rcoil+iωL1coil+1/(iωC)表示。如图4所示，可知如果提高频率，则在特定的频率以上，电流会急剧地难以流过加热线圈5。在通过感应加热对加热线圈5进行加热的情况下，由于在高频下，通过趋肤效应(skin effect)而坩埚的电阻增加，因此在能够高效率地加热，在这个方面优选高频。具体而言，可以在200KHz以上1MHz以下左右的高频下进行加热。
此外，如图4所示，可知根据谐振电路的特性，阻抗在特定频率(谐振频率fres)下显著降低。据此可知，通过使匹配变压器部7的初级侧的交流信号orFET的开关频率与次级侧的谐振频率fres匹配，即使在迄今为止尚未使用的200kHz以上的高频下也能够在匹配变压器部7的次级侧流过大电流。在此，本实施例的蒸镀装置也可以具有可变电容器。
另外，根据谐振电路的特性，能够仅依赖于线圈的电阻成分而流过电流。
通过在初级电路中采用全桥方式的电路，能够使流过初级电路的电流的平均值为0，并能够使初级电路中不产生发热等成为对电路负荷的最大要因的直流电流。因此，能够在采用感应加热方式的同时抑制对初级电路的负荷。而且，不是对电容器等不直接有助于能量传递的元件，而是能够对直接有助于能量传递的初级线圈施加全电压这一点也是有用的。
(实施例2)
接着，对在初级电路中使用半桥方式的实施例进行说明。在使用半桥方式的电路中，初级侧线圈的一端连接到逆变器，另一端接地。图5是使用交流电源和匹配变压器的感应加热方式的电子电路，是例示在初级电路中使用半桥方式的电路200的图。
参照图5，电路200与图1的电路100的不同在于，匹配变压器部7中的与初级侧线圈11的触点35连接的一端的相反端与电阻117连接。电阻117的从初级侧线圈11观察的相反侧与电容器115连接。电容器115的从电阻117观察的相反侧接地。如果施加到初级侧线圈11和电阻117的电压由VL1表示，施加到电容器115的电压由VC1表示，则施加到初级侧线圈、电阻117和电容器115的交流电压VAC由VAC＝VL1+VC1表示。
通过在初级电路中采用半桥方式的电路，电容器115截除直流成分，该直流成分是成为发热等的对电路负荷的最大要因。另一方面，能够通过交流成分向次级电路传递能量。因此，能够在采用感应加热方式的同时抑制对初级电路的负荷。而且，通过改变电容器115的容量，能够调节初级电路的阻抗，能够容易地调整投入到初级侧的能量。
在此，示出对变压器抑制电路的发热的效果进行了验证的结果。图6中(a)是示出不使用变压器而在感应线圈中直接流过电流时的半桥电路的概要的图，(b)是示出使用变压器的在感应线圈中流过电流时的电路的概要的图，(c)是示出在两者的感应线圈中流过相同程度的大电流时的发热例的图。
在图6(a)所示的在感应线圈中直接流过电流的半桥电路中，当在感应线圈中流过约30App电流时，相对于约24℃室温，初级侧的直流截除用的电容器上升到40.7℃，FET驱动器上升到55.5℃，高压侧的FET上升到30.3℃，低压侧的FET上升到43.8℃。
相对于此，在图6(b)所示的使用匹配变压器的半桥电路中，在感应线圈中流过约30App电流时，相对于室温约24℃，初级侧的直流截除用的电容器为23.8℃，FET驱动器为43.4℃，高压侧的FET为25.4℃，低压侧的FET为26.1℃。电容器、高压侧的FET、低压侧的FET基于室温几乎没有温度上升，虽然FET驱动器确认到温度上升，但是与直接流过电流的情况相比，温度上升被抑制了10℃以上。
图6(c)是示出汇总了两个电路中的各元件的温度的曲线图。虽然输入噪声截除(电解)电容器、FET使用不同的种类，但输出电流为相同程度，FET驱动器使用相同的种类。图中示出变压器方式能够抑制温度上升。
(实施例3)
此外，在本实施例中，介由(隔着)真空腔室形成匹配变压器。图7是示出在真空腔室的内外设置有匹配变压器207的蒸镀装置300的示意图的图。
参照图7，将具有初级侧线圈211的初级电路配置在大气压下，具有次级侧线圈209的次级电路配置在蒸镀装置300所具备的真空腔室240的内部的真空下。初级侧线圈211和次级侧线圈209形成匹配变压器207。初级侧线圈211具有强磁性体的变压器铁芯241。次级侧线圈209具有强磁性体的变压器铁芯243。
根据本实施例的构成，能够更容易地在初级电路和次级电路之间进行热阻断。通过减少进行控制的初级电路中的来自次级电路的热的影响，在流过大电流时，容易使蒸镀速率稳定。
在此，对初级电路中的控制进行说明。使用函数发生器(function generator)对向匹配变压器207施加的电压进行频率控制。容器3能最大限度能达到的温度随频率而变化。这意味着能够通过频率控制进行加热控制。另外，通过使频率固定而改变占空(Duty)比，容器3能最大限度地达到的温度也会变化。这意味着能够通过控制输入矩形波的占空比来进行加热控制。
此外，在以往的电压、电流控制中，只能进行线性控制，但通过频率控制能够进行非线性控制。在谐振频率附近的频率区域，相对于频率变化，最大达到温度仅发生很小的变化。因此，容易精密地控制温度。另一方面，在远离谐振频率的频率区域，相对于频率变化，最大达到温度大幅变化。因此，也可以进行快速控制。在频率固定而改变占空比的控制中，占空比与输出功率的关系与电压、电流控制同样，是线性控制。在电压、电流控制中，必须向电源布线控制用的信号，但在占空比的控制中，仅改变与逆变器连接的矩形波振荡装置的设定就能够控制，能够使装置构成紧凑(小型化)。通过同时改变频率和占空比，有可能对于在蒸镀时表现出复杂行为(速率急剧上升、加热时坩埚内的材料起泡等)的有机材料的蒸镀也能够进行应对。
例如，在制膜时，通过在谐振频率附近进行蒸镀，即使对于伴随若干电路变化的频率变动，也能够使加热温度大致保持固定。因此，能够在谐振频率附近精密控制温度，容易稳定地制膜。
此外，以下对蒸镀装置所具有的频率控制部的构成进行详细说明。为了控制流过线圈的交流的频率，如上所述，也可以使用频率稳定性良好的函数发生器。但是，使用本发明的蒸镀装置的有机电子器件的生产方法也存在超规格(over performance)的方面。此外，函数发生器是相对大型的装置，并且可能出现寄生电容和噪声的问题。
在此，在本实施例中，为了小型化而使用小型振荡器元件。作为小型振荡器元件，考虑VCO(Voltage Control Oscillator，压控振荡器)。由于能够通过电压来调整开关频率，因此与使用函数发生器的情况相比，能够减少电缆的拉绕和装置。
此外，作为其他的小型振荡器元件，也可以使用DDS(Direct DigitalSynthesizer，直接数字频率合成器)。在这种情况下，通过数字控制，容易进行稳定控制。另外，在DDS中，能够容易地从微型计算机(microcomputer)等PID控制系统改变占空比的设定。
通过使用VCO、DDS这样的小型振荡器元件，不仅能够产生交流，并且能够使将用于频率·占空比(PWM控制)控制的控制部小型化到也可以收纳于腔室下部的程度。特别是与功率半导体同样的，通过将小型振荡器元件设置在线圈与小型振荡器元件之间的距离至少比小型振荡器元件与直流电源之间的距离更短的场所、优选设置在腔室下部，能够减少电缆量。因此，容易抑制寄生电容和噪声的产生以及对电路的不良影响。
此外，蒸镀装置300具有对于变压器铁芯241进行冷却的冷却装置245。因此，即使匹配变压器207的变压器铁芯分离，也能够通过来自被蒸镀加热的次级侧线圈209的变压器铁芯243的辐射，高效率地冷却次级侧线圈。
另外，通过冷却作为强磁性体的变压器铁芯241，磁导率(magneticpermeability)提高，能够提高能量传递效率。
(实施例4)
此外，在本实施例中，在实施例3的构成中还并用基于电场的电力传输方式。图8是示出除了匹配变压器之外还并用了基于电场的电力传输方式的本发明的蒸镀装置400的示意图的图。
参照图8，蒸镀装置400除了与实施例3同样地介由(隔着)真空腔室240设置的匹配变压器307之外，还具有通过电场进行能量传输的传输电容器353、355。另外，蒸镀装置400在大气压下具有谐振用电容器351。在传输电容器353、355中，形成传输电容器353、355的各两个平板隔着真空腔室240彼此相对。
在本实施例的构成中，通过将谐振用电容器351设置在大气压下，容易准备应对高频且大电流的电容器。此外，不仅变压器铁芯而且传输电容器353、355都可以从大气压侧冷却，从而能够提高冷却效率。
(实施例5)
图9是示出实施例5中的蒸镀装置的构成的概要的图。在本实施例中，如图9所示，采用将匹配变压器407和电源单元419分离并由同轴电缆402连接的构成。蒸镀装置500具有电源单元419、蒸镀源单元420、PID控制单元410。蒸镀源单元420具有蒸镀源403、感应线圈405、未图示的真空腔室、匹配变压器407。匹配变压器407的初级侧线圈411通过同轴电缆402连接到电源单元419。电源单元419具有高电压高频电源421和直流截除用的电容器422。
在此，在与真空腔室相邻的腔室下部的有限空间内，基本上仅收纳包括初级侧线圈411的最低限度的元件。电源单元419和蒸镀源单元420由同轴电缆402连接。更具体而言，电源单元419所具有的电容器422和蒸镀源单元420所具有的初级侧线圈411由同轴电缆402连接。另外，同轴电缆402只要是与蒸镀装置的尺寸匹配的长度即可。具体而言，设想为3～10m左右。
图10是对收纳在腔室下部的部件尺寸进行比较的图，是比较(a)不使用变压器的情况和(b)使用变压器的情况的图。观察图10可知，在使用变压器的情况下，能够将变压器以外的部件设置在其他场所，凸缘下部的使用空间产生较大的差异。
在此，对在初级侧插入同轴电缆而对阻抗造成的影响进行说明。本发明人等发现，通过将初级侧的直流截除用的电容器的电容C1的值设为适当的值，使用初级侧的直流电阻成分的电阻值R1、次级侧的直流电阻成分的电阻值R2、初级侧线圈的匝数n1、次级侧线圈的匝数n2，电路的阻抗Z1由式(6)表示。
[算式4]
Figure BDA0003734738560000161
作为现实的数值，n1/n2＝10。另外，若R1＝R2＝1Ω，则Z1＝101Ω。这是说如果向变压器的初级侧施加100V，则流过约1A的电流。此时，由于n1/n2＝10，所以意味着在次级侧感应出10V、10A的交流信号。一般考虑到交流电源从100V、200V转换为直流电源，施加100V来使用是现实的。
在此，如果R1＝10Ω、R2/R1＝0.1，则Z1＝110Ω。这意味着即使将初级侧的布线长度变长5至10倍左右，电路的阻抗Z1也仅增加5-10％程度左右。同样，在次级侧感应得到的电流也仅减少相同程度。这意味着次级侧的感应电流不易受到初级侧的布线长度的影响。
图11是对插入同轴电缆的影响进行了实测的曲线图，(a)是示出开关频率与来自直流电源的供给电流的关系的曲线图，(b)是示出开关频率与在次级侧感应的电流的振幅的关系的曲线图。如图11所示，在直接连接的情况以及用3m的同轴电缆连接电源单元和初级侧线圈的情况下，谐振频率262kHz附近的电流仅减少了几个百分点(％)。即，可见插入同轴电缆并延长电缆所产生的影响较小，结果证实了上述考察。
图12同样是对插入同轴电缆的影响进行了实测的曲线图，是示出开关频率与在初级侧感应的电流的振幅的关系的曲线图。参照图12，在220kHz附近，可以看出插入3m的同轴电缆时的振幅大。可以认为这是噪声的混入量大的原因之一。但是，由于通常在谐振频率附近进行感应加热，因此可以认为该噪声的影响没有意义。此外，插入同轴电缆时电流值会稍有下降，但该电流值下降不会对感应加热造成影响。
在此，对变压器的次级侧的电阻值的数值范围进行研究。乍一看，从提高变压器方式的感应加热效率的观点出发，认为为了提高磁通密度而增加感应线圈的匝数即可。但是，根据本发明人等在使用感应方式的蒸镀装置中的计算和实验，得到了次级侧的电阻值特别影响阻抗的见解。
例如，如果R1＝1Ω、R2/R1＝10(R2＝10Ω)，则Z1＝1001Ω。这意味着增加次级侧的线圈长度(＝增加匝数)。具体而言，相当于将次级侧的线圈长度变长5-10倍左右。如果增加次级侧的匝数(R2)，则Z1受到很大的影响而增加，在初级侧难以流过电流。结果，在次级侧也难以流过电流。此时，为了在次级侧流过10A的电流，需要在初级侧施加1000V、1A。但是，1000V、1A的电源相当大，也存在危险。
在此，即使减少匝数，抑制次级侧的电阻成分的值也是有利的。特别是通过使次级侧的电阻值为20Ω以下，优选为15Ω以下，进一步优选为10Ω以下，即使在装置中流过大电流，也容易平滑且安全地运用。
原理上，次级侧的电阻值的下限值没有限制。在增加次级侧的电阻值的情况下，初级侧的阻抗也增加。但是，为了使感应加热方式有效地发挥功能，需要使线圈的匝数为1匝以上。根据本发明人等在使用感应方式的蒸镀装置中的计算和实验，认为需要使次级侧的电阻值为0.01Ω以上。
接着，对变压器的次级侧的匝数的范围进行研究。如上所述，为了使感应加热方式有效地发挥功能，需要使线圈的匝数为1匝以上。另外，考虑感应线圈使用铜制的导线(外径Φ为3mm、匝数N10、线圈长15cm)并流过频率300kHz的交流的情况。此时，如果将匝数增加10-20，则考虑了趋肤效应的电阻值也增加5-10倍，接近上述R2的上限。
因此，次级侧的感应线圈的匝数N在1≤N≤30的范围内是合适的。如果为了提高磁通密度而简单地增加匝数，则有可能无法发挥变压器的性能。
接着，对初级侧的电容器的电容C1的数值范围进行研究。如果设为比式(1)所示的电容大10倍左右的电容，则认为能够在次级侧得到足够大的电流。理论上，上限值没有限制，但是增大电容器的容量会导致尺寸变大，是背离现实的构成。因此，实际上通过设为20μF以下，优选为15μF以下，进一步优选为10μF，是能够实现的现实的构成。
关于初级侧的电容器的电容C1的下限值，单纯地C1越大越好，但如果变大，则电容器的尺寸也变大，所以最好设为现实的数值。例如，在n1/n2＝10、R1＝R2＝1Ω的情况下，频率为与IH蒸镀源的谐振频率对应的300kHz时的本次使用的变压器是在次级侧流过30-50A的规格。当考虑用作感应加热方式的蒸镀源时，可以认为被视为妥当的变压器的C1＝0.1μF以上、优选0.2μF以上是现实的阈值。
图13是示出使用具有变压器的本发明的电路的情况下的、谐振频率附近的(a)电流值的变化以及(b)电流值相对于次级侧的频率的变化的曲线图。参照图13，实际上，能够确认到使用具有变压器的电路使10A以上的大电流流过次级侧。
具体而言，如图13(a)和(b)所示，使用DC20V的直流电源，在初级侧流过从在520kHz附近具有谐振点的直流电源供给的约0.25A的电流时，能够在次级侧流过同样在520kHz附近具有谐振点的约13App的交流电流。另外，使用DC60V的直流电源，在初级侧流过在520kHz附近具有谐振点的约0.60A的电流时，能够在次级侧流过同样在520kHz附近具有谐振点的约33App的交流电流。
图14是示出在感应加热方式的蒸镀装置中，在电路具有变压器的情况和不具有变压器的情况下，(a)成膜时的蒸镀速度以及(b)升温至500℃时所施加的电力的经时变化的曲线图。
参照图14(a)，图示出了使用具有变压器的电路和不具有变压器的电路，均能够进行几乎没有差别的蒸镀。另外，蒸镀时的真空度为10-4Pa左右，成膜的物质使用Alq3，坩埚使用钛制的坩埚。对于具有变压器的电路和不具有变压器的电路，PID控制参数使用不同的数值。谐振频率在具有变压器的电路中为507kHz，在不具有变压器的电路中为350kHz。
参照图14(b)，在有/无变压器的蒸镀装置中，首先升温时的电力的施加方法成为不同的结果。在没有变压器的蒸镀装置中，在经过约1000秒的升温过程时，所施加的电力逐渐减少。另一方面，在具有变压器的蒸镀装置中，在达到500℃之前的经过约1000秒的升温过程时，所施加的电力大致是恒定的。可以认为这是因为，即使在次级侧流过大电流而被加热，从初级侧观察到的对阻抗的影响也比直接方式小。即，显示出具有变压器的感应加热方式在高温时也能够进行高效的加热。本发明人等发现的技术特征如下：在感应加热方式的蒸镀装置中采用了变压器的情况下，也能够实现与没有变压器的情况相同的成膜速度，升温时与直接方式相比能够长时间稳定地进行电力供给。
另外，在有/无变压器的蒸镀装置中，在装置整体升温并稳定地保持500℃的阶段，两者施加的输出大致恒定。但是，具有变压器的蒸镀装置为了保持温度所需要的电力大。
在此，在使用本实施例的蒸镀装置时，作为不需要进行基于无线电法的申请的条件，优选为电力不超过50W。在使用上述变压器的实施例中，如图14所示，即使升温并维持至500℃的操作时也不超过50W。输出约为40W左右就足够，电路驱动用的功率为1W左右。由于到50W为止尚有余量，所以变压器方式的蒸镀装置也满足上述条件。
虽然变压器方式在匹配变压器中存在若干功率损耗，但能够抑制与真空腔室相邻的空间中的部件数量从而紧凑地构成。另外，由于容易将交流电源部组装到装置整体的系统中，所以容易促进安全性和监视等。此外，初级侧不仅不易受到来自感应线圈的热的影响，而且不易受到次级侧发热带给初级侧电路的热的影响，因此能够长时间稳定地进行功率供给。而且，从安全方面考虑，也可以认为变压器方式适合于向感应线圈供给大电流。发明人等确认了通过使用变压器的感应加热方式，至少能够提供150W40分钟。此时，尽管具有驱动产生的热量，但是也能够稳定地向蒸镀源供给功率。
以下，对本发明人等导出式(6)的过程进行说明。图15是使用本发明的变压器的感应加热方式的模型的电路图。参照图15，电路600具有：初级电路部551，该初级电路部551串联连接电阻(电阻值R1)、电容器(电容C1)和初级侧线圈511(电感L1)；以及次级电路部552，该次级电路部552串联连接次级侧线圈509(电感L2)、电阻(电阻值R2)、感应线圈505(电感Lind)、电容器(电容Cres)而形成闭合电路。
电阻值R1的电阻是将初级侧布线电阻和初级侧变压器线圈的电阻成分相加后的电阻成分。电容C1的电容器用于直流截除，并用于调节初级电流的目的。电感L1的初级侧线圈511和电感L2的次级侧线圈509形成匹配变压器507。电阻值R2的电阻是将次级侧布线电阻、感应线圈505的电阻成分和次级侧线圈509的电阻成分相加后的电阻成分。电容Cres的电容器是次级谐振用电容器。将感应线圈Lind与次级谐振用电容器Cres的阻抗之和设为Z2。
初级侧线圈的阻抗Z1根据变压器的基本公式和欧姆定律公式的组合，使用互感(mutual inductance)M并由式(7)表示。因此，初级侧的全部阻抗Zt1由式(8)表示。
[算式5]
Figure BDA0003734738560000211
Figure BDA0003734738560000212
此外，如果频率是次级侧的谐振频率，则次级侧的负载仅为R2。此时，初级侧的全部阻抗Zt1由式(9)表示。
[算式6]
Figure BDA0003734738560000213
在此，如果是没有磁通泄漏的理想的变压器(k＝1)，则M2＝k2L1L2。此时，式(9)的右边第三项和第四项可以使用泰勒展开并以如下方式近似。但是，假设二阶以后的效果较小，仅以一阶的效果进行讨论。
[算式7]
Figure BDA0003734738560000221
另外，在本发明的感应加热方式的蒸镀装置中，假设谐振频率为200kHz～500kHz，能够充分近似为ωL2>>R2。另外，此时，式(9)的第二项的影响也变小。作为结果，根据式(9)和式(10)，得到式(6)。
以上，在实施例5中，记载了采用半桥的情况，但也可以采用全桥电路。在这种情况下，不需要直流截除用的电容。因此，不需要研究电容C1的值。FET、驱动器的电路成倍增加，但由于施加的DC电压减半即可，所以施加大电压时电路负荷减半。其结果，在原理上，能够输入2倍的功率。
图16是示出在感应加热方式的蒸镀装置中，对于电路具有变压器的情况和不具有变压器的情况的磷光型有机EL器件的初始特性进行比较的结果的图。由本发明的蒸镀装置制成的器件结构为ITO/α-NPD(40nm)/Ir(ppy)3(6wt％)：mCBP(30nm)/TPBi(50nm)/LiF(0.8nm)/Al。其中，ITO(氧化铟锡)是透明的阳极，α-NPD(N,N’-Di(1-naphthyl)-N,N’-diphenylbenzidine)是空穴传输层，Ir(ppy)3(6wt％)：mCBP(掺杂有6wt％的铱络合物tris(2-phenylpyridinato)iridium(III)的3’,3-di(9H-carbazol-9-yl)-1,1’-biphenyl)是发光层，TPBi(1,3,5-tris(1-phenyl1H-benzimidazole-2-yl)benzene)是电子传输层，LiF/Al是阴极。其中，作为发光层的掺杂材料的Ir(ppy)3在不具有变压器的电路中进行蒸镀，分成具有变压器的情况和不具有变压器的情况来蒸镀mCBP。
参照图16，无论是在(a)电压-电流密度曲线图中还是在(b)发光光谱中，具有变压器的电路能够制作出与使用不具有变压器的电路的元件显示出同样特性的器件。关于外部量子效率，相对于不使用变压器时最高约21％，使用变压器时成为接近最高约18％的数值。
在上述实施例中，使用了硅功率MOSFET，但只要是能够施加高电压，也可以使用其他晶体管。例如，可以使用硅功率MOSFET以外的SiC-MOSFET、IGBT、或GaN晶体管。
另外，如实施例3以后所示的在真空腔室的内外设置匹配变压器的技术思想并非仅适用于蒸镀装置。也适用于升华纯化装置、热天平、质谱仪等在真空侧和大气侧进行能量的供给和接收的各装置。此外，也可应用于如太空中的太空船外活动(extravehicularactivity)那样的需要在减压下作业的情况。
在此，作为真空腔室内的冷却方法，例如，也可以使作为冷却手段的铜等的热浴(heat-bath)与真空腔室内的感应线圈或平板接触，进而在热浴上直接连接不锈钢的波纹管(bellows pipe)并使冷却水流入。
(附图标记说明)
3容器，5感应线圈，7匹配变压器部，9次级侧线圈，11初级侧线圈，13LCR谐振电路部，15电容器，17电阻，19交流电源部，21直流电源，23硅功率MOSFET，25硅功率MOSFET，27FET驱动电路，29输入信号，31输入信号，33振子，34死区时间赋予部，35触点，37RLC谐振电路部，39电容器，41电阻，51交流电源，100电子电路，200电子电路。

Claims (17)

1.一种将有机材料在基板上制膜的蒸镀装置，其特征在于，
具有：至少一部分是由导体构成的用于收容所述有机材料的容器，
配置在所述容器周围的加热线圈，
直流电源，
与所述直流电源连接的逆变器，
与所述逆变器连接的初级线圈，
与所述加热线圈连接的次级线圈；
所述初级线圈和所述次级线圈形成匹配变压器。
2.根据权利要求1所述的蒸镀装置，其特征在于，
所述逆变器包含在电源单元中，
所述初级线圈比所述电源单元更靠近该蒸镀装置所具备的真空腔室，
所述电源单元和所述初级线圈由同轴电缆连接。
3.根据权利要求1或2所述的蒸镀装置，其特征在于，
所述初级线圈的卷绕密度大于所述次级线圈的卷绕密度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的蒸镀装置，其特征在于，
作为具备所述次级线圈的闭合电路的次级电路，是谐振电路。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸镀装置，其特征在于，
作为具备所述初级线圈的闭合电路的初级电路，是所述初级线圈的两端与逆变器连接的全桥方式的电路。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸镀装置，其特征在于，
作为具备所述初级线圈的闭合电路的初级电路，是所述初级线圈的与连接于所述逆变器的一端相反的一端经由串联连接的电容器接地的半桥方式的电路。
7.根据权利要求6所述的蒸镀装置，其特征在于，
所述电容器的电容是使所述初级电路的谐振频率与所述次级电路的谐振频率不同的值。
8.根据权利要求6或7所述的蒸镀装置，其特征在于，
设定所述初级电路的电阻成分为R1、作为具备所述次级线圈的闭合电路的次级电路的电阻成分为R2、所述次级电路的谐振角频率为ωres、所述初级线圈的匝数为n1、所述次级线圈的匝数为n2，所述电容器的电容C1大于等于由式(1)所示的值，
[算式1]
Figure FDA0003734738550000021
9.根据权利要求6或7所述的蒸镀装置，其特征在于，
设定所述电容器的电容为C1、所述初级电路的电阻成分为R1、作为具备所述次级线圈的闭合电路的次级电路的电阻成分为R2、所述初级线圈的匝数为n1、所述次级线圈的匝数为n2，所述次级电路的谐振角频率ωres大于等于由式(2)所示的值，
[算式2]
Figure FDA0003734738550000022
10.根据权利要求1至9中任一项所述的蒸镀装置，其特征在于，
供给到所述匹配变压器的交流电流为200kHz以上的高频。
11.根据权利要求10所述的蒸镀装置，其特征在于，
在作为具备所述初级线圈的闭合电路的初级电路中，与所述初级线圈的与连接于所述逆变器的一端相反的一端串联连接的电容器的电容为0.1μF以上。
12.根据权利要求10或11所述的蒸镀装置，其特征在于，
次级侧的电阻成分的值为20Ω以下。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的蒸镀装置，其特征在于，
次级侧的电阻成分的值为0.01Ω以上。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的蒸镀装置，其特征在于，
具有真空腔室，
在所述真空腔室的外部具有所述初级线圈，
在所述真空腔室的内部具有所述次级线圈。
15.一种对有机材料进行纯化的升华纯化装置，其特征在于，
具有：至少一部分是由导体构成的用于收容所述有机材料的容器，
配置在所述容器周围的加热线圈，
直流电源，
与所述直流电源连接的逆变器，
与所述逆变器连接的初级线圈，
与所述加热线圈连接的次级线圈；
所述初级线圈和所述次级线圈形成匹配变压器。
16.一种使用将有机材料在基板上制膜的蒸镀装置的有机电子器件的生产方法，其特征在于，
所述蒸镀装置具有：
至少一部分是由导体构成的用于收容所述有机材料的容器，
配置在所述容器周围的加热线圈，
直流电源，
与所述直流电源连接的逆变器，
与所述逆变器连接的初级线圈，
与所述加热线圈连接的次级线圈；
所述初级线圈和所述次级线圈形成匹配变压器；
所述有机电子器件的生产方法包括：
转换步骤，所述逆变器将来自所述直流电源的直流转换为交流的步骤；
降压步骤，所述匹配变压器使电压自所述初级线圈侧向所述次级线圈侧发生降压的步骤；
加热步骤，通过在所述线圈中流过所述交流来加热所述容器的步骤。
17.一种使用对有机材料进行纯化的升华纯化装置的升华纯化方法，其特征在于，
所述升华纯化装置具有：
至少一部分是由导体构成的用于收容所述有机材料的容器，
配置在所述容器周围的加热线圈，
直流电源，
与所述直流电源连接的逆变器，
与所述逆变器连接的初级线圈，
与所述加热线圈连接的次级线圈；
所述初级线圈和所述次级线圈形成匹配变压器；
所述升华纯化方法包括：
降压步骤，所述匹配变压器使电压自所述初级线圈侧向所述次级线圈侧发生降压的步骤；
加热步骤，通过在所述线圈中流过所述交流来加热所述容器的步骤。
CN202080092437.6A 2019-12-02 2020-11-27 蒸镀装置、升华纯化装置、有机电子器件的生产方法及升华纯化方法 Pending CN114945702A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-217931 2019-12-02
JP2019217931 2019-12-02
PCT/JP2020/044341 WO2021112019A1 (ja) 2019-12-02 2020-11-27 蒸着装置、昇華精製装置、有機電子デバイスの生産方法及び昇華精製方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114945702A true CN114945702A (zh) 2022-08-26

Family

ID=76221605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080092437.6A Pending CN114945702A (zh) 2019-12-02 2020-11-27 蒸镀装置、升华纯化装置、有机电子器件的生产方法及升华纯化方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230027336A1 (zh)
JP (1) JPWO2021112019A1 (zh)
KR (1) KR20220109416A (zh)
CN (1) CN114945702A (zh)
TW (1) TW202132595A (zh)
WO (1) WO2021112019A1 (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101715256A (zh) * 2008-09-29 2010-05-26 日立空调·家用电器株式会社 电磁感应加热装置
CN103444260A (zh) * 2011-03-23 2013-12-11 三井造船株式会社 感应加热装置、感应加热装置的控制方法以及控制程序
CN109644575A (zh) * 2016-08-22 2019-04-16 高周波热錬株式会社 功率半导体模块、缓冲电路以及感应加热电源装置
JP2019173154A (ja) * 2018-03-28 2019-10-10 公益財団法人福岡県産業・科学技術振興財団 蒸着装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10667538B2 (en) 2007-11-07 2020-06-02 Leprino Foods Company Non-fat dry milk production processes for cheesemaking
WO2010008685A2 (en) 2008-05-28 2010-01-21 Aptima, Inc. Systems and methods for analyzing entity profiles
JP5690642B2 (ja) * 2011-04-22 2015-03-25 矢崎総業株式会社 共鳴式非接触給電システム、共鳴式非接触給電システムの送電側装置及び車載充電装置
US9965547B2 (en) 2014-05-09 2018-05-08 Camelot Uk Bidco Limited System and methods for automating trademark and service mark searches
JP6496898B2 (ja) * 2014-07-02 2019-04-10 アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 電子部品の製造方法
WO2017168499A1 (ja) 2016-03-28 2017-10-05 株式会社日立製作所 データ処理システム及びデータ処理方法
JP6838699B2 (ja) 2016-10-13 2021-03-03 株式会社リコー 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置
JP2018128925A (ja) 2017-02-09 2018-08-16 富士通株式会社 情報出力プログラム、情報出力方法及び情報出力装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101715256A (zh) * 2008-09-29 2010-05-26 日立空调·家用电器株式会社 电磁感应加热装置
CN103444260A (zh) * 2011-03-23 2013-12-11 三井造船株式会社 感应加热装置、感应加热装置的控制方法以及控制程序
CN109644575A (zh) * 2016-08-22 2019-04-16 高周波热錬株式会社 功率半导体模块、缓冲电路以及感应加热电源装置
JP2019173154A (ja) * 2018-03-28 2019-10-10 公益財団法人福岡県産業・科学技術振興財団 蒸着装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20230027336A1 (en) 2023-01-26
WO2021112019A1 (ja) 2021-06-10
KR20220109416A (ko) 2022-08-04
JPWO2021112019A1 (zh) 2021-06-10
TW202132595A (zh) 2021-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102505278B1 (ko) 에어로졸 생성 디바이스에 대한 복수의 유도 엘리먼트들을 위한 회로 및 에어로졸 생성 디바이스
TW202131379A (zh) 用於電漿系統的奈秒級脈衝產生器射頻隔離
US4916599A (en) Switching power supply
TWI668952B (zh) 諧振式直流對直流功率轉換器總成
JP7208358B2 (ja) エアロゾル生成システムのための共鳴回路
US9526161B2 (en) High-frequency power supply device
WO2013158578A1 (en) Above resonance frequency operation for wireless power transfer
US7589301B2 (en) Induction heating device having plural resonant circuits
CN114945702A (zh) 蒸镀装置、升华纯化装置、有机电子器件的生产方法及升华纯化方法
US10374439B2 (en) Circuit arrangement having charge storage units
US6992406B2 (en) Induction heating or melting power supply utilizing a tuning capacitor
US6028777A (en) High frequency power supply generator
CN111971411A (zh) 蒸镀装置及有机电子器件的生产方法
US20200049385A1 (en) Device and process for the production and transfer of heating and cooling power
Gupta et al. A 13.56 MHz high power and high efficiency RF source
JP2019173153A5 (zh)
Prudik et al. Advantages of using two-switch forward converter for high-voltage applications
KR102391901B1 (ko) 증착 장치 및 유기 전자 장치의 생산 방법
KR102163054B1 (ko) 신호 생성 장치
US20190156985A1 (en) High accuracy tuning of resonant network
JP2022115369A (ja) 高周波電源装置
CN112106287A (zh) 谐振回路电路和用于配置谐振回路电路的方法
JP2007018841A (ja) マグネトロンフィラメント電源装置
PL228153B1 (pl) Układ przekształtnika rezonansowego z impulsowym pobudzaniem drgan
JPS62213088A (ja) 高周波加熱装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination