CN116219366A - 蒸镀装置和蒸镀方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供蒸镀装置和采用这种蒸镀装置的蒸镀方法，能够控制蒸镀材料的入射角，形成膜厚均匀性较高的蒸镀膜。所述蒸镀装置包括：一个或多个喷嘴，设有喷射蒸镀材料的喷射口；基板保持部，以使基板的一面与上述一个或多个喷嘴的喷射口相对的方式保持上述基板；以及圆筒状或棱角筒状的控制板，包围上述一个或多个喷嘴的喷射口并相对于上述基板垂直配置以控制喷射的上述蒸镀材料的扩散方向，上述基板保持部使上述基板能以上述基板的法线方向作为旋转轴旋转，上述一个或多个喷嘴与上述控制板构成一体与上述基板能够平行地往返移动。

Description

蒸镀装置和蒸镀方法
技术领域
本发明涉及蒸镀装置和蒸镀方法。
背景技术
显示面板、太阳能电池等的金属电极布线、有机场致发光(EL)层、半导体层、其他有机材料薄膜和无机材料薄膜等，有时通过真空蒸镀法等的蒸镀形成。蒸镀通常通过对坩埚内的蒸镀材料进行加热使蒸镀材料汽化，将汽化的蒸镀材料朝向基板表面喷射，从而使蒸镀材料堆积在所述基板表面。堆积在基板表面的蒸镀材料形成薄膜。此外，蒸镀时预先利用具有规定形状的掩膜将基材表面包覆，由此可以形成图案化的蒸镀膜。进行这种蒸镀的蒸镀装置通常具备在内部配置有用于收容蒸镀材料的坩埚等并具有喷射汽化的蒸镀材料的喷嘴的蒸镀源，以及固定基板的基板固定部。
如图3所示，在基板A上形成用掩膜B图案化的蒸镀膜C的情况下，在蒸镀膜C的外缘形成被称为阴影S的膜厚较薄的部分。所述阴影S包括：根据掩膜B的浮起和蒸镀材料的入射角在蒸镀膜C中的比掩膜B的开口的外缘位置E靠外侧的部分产生的外阴影S1；以及根据掩膜B的厚度和蒸镀材料的入射角在蒸镀膜C中的比掩膜B的开口的外缘位置E靠内侧的部分产生的内阴影S2。这种阴影S成为妨碍细小成膜图案形成的要因。但是，在蒸镀时，很难完全不产生阴影，产生的阴影的大小在设计中被计算出。因此，利用蒸镀装置进行蒸镀时，优选使形成的阴影在接近其计算值的容许范围内。
其中，还开发出了在各喷嘴间设置有用于控制蒸镀材料的蒸镀区域的控制板(也称挡壁等)的蒸镀装置(参照专利文献1)。按照这种蒸镀装置，由于向基板以大幅倾斜的方向喷射的蒸镀材料被控制板遮挡，所以将蒸镀材料的入射角控制在较大的范围，从而可以减小阴影。
现有技术文献
专利文献1：日本专利公开公报特开2014－177707号
可是，在现有的各喷嘴间设置有控制板的蒸镀装置中，例如在设置控制板的位置即与各喷嘴间对应的位置中的蒸镀量减少等，膜厚均匀性不足。此外，在现有的蒸镀装置中，难以调整蒸镀材料的入射角，从而难以控制阴影的大小。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的主要目的是提供可控制蒸镀材料的入射角从而形成膜厚均匀性较高的蒸镀膜的蒸镀装置以及采用这种蒸镀装置的蒸镀方法。
为解决上述问题的本发明的蒸镀装置，包括：一个或多个喷嘴，设有喷射蒸镀材料的喷射口；基板保持部，以使基板的一面与上述一个或多个喷嘴的喷射口相对的方式保持上述基板；以及圆筒状或棱角筒状的控制板，包围上述一个或多个喷嘴的喷射口并相对于上述基板垂直配置以控制喷射的上述蒸镀材料的扩散方向，上述基板保持部使上述基板能以上述基板的法线方向作为旋转轴旋转，上述一个或多个喷嘴与上述控制板构成一体与上述基板能够平行地往返移动。
优选上述一个或多个喷嘴与上述基板之间的距离可调整，并且上述控制板可更换为尺寸不同的其他圆筒状或棱角筒状的控制板。
优选上述控制板为圆筒状。
优选上述一个或多个喷嘴为多个喷嘴，从上述喷嘴的喷射口分别喷射不同的蒸镀材料。
为解决上述问题的另一本发明是具备用所述蒸镀装置进行蒸镀的工序的蒸镀方法。
按照本发明，可以提供能控制蒸镀材料的入射角从而形成膜厚均匀性较高的蒸镀膜的蒸镀装置以及采用这种蒸镀装置的蒸镀方法。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的蒸镀装置的第一示意图。
图2是表示本发明的一个实施方式的蒸镀装置的第二示意图。
图3是表示蒸镀膜的状态的示意图。
图4是表示圆筒状的控制板的示意图。
附图标记说明
10 蒸镀装置
11 蒸镀源
12 基板保持部
13 控制板
14 喷嘴
15 喷射口
16 导轨
A基板
B掩膜
C蒸镀膜
D蒸镀材料
E掩膜的开口的外缘位置
S阴影
S1 外阴影
S2 内阴影
具体实施方式
以下，适当参照附图对本发明的一个实施方式的蒸镀装置和蒸镀方法详细进行说明。
(蒸镀装置)
本发明的一个实施方式的图1、2的蒸镀装置10具备蒸镀源11、基板保持部12和控制板13。另外，蒸镀装置10配置在维持适当真空度的真空腔(未图示)内。真空腔可以具备通过排出真空腔内的气体使真空腔内的压力降低的真空泵，以及通过向真空腔内注入一定的气体使真空腔内的压力上升的通风装置等。
蒸镀源11具有多个喷嘴14。各个喷嘴14的顶端(图1、2中的上端)设有用于喷射汽化的蒸镀材料D的喷射口15(开口)。在蒸镀装置10中如图2所示，4个喷嘴14的各喷射口15以在Z轴视图中形成正方形的顶点的方式接近配置。蒸镀源11收容固体状的蒸镀材料并通过加热使蒸镀材料汽化，从而从多个喷嘴14的喷射口15喷射汽化的蒸镀材料D。
另外，从多个喷嘴14的喷射口15可以喷射相同的蒸镀材料D，也可以喷射不同的蒸镀材料D。例如，也可以从4个喷嘴14的喷射口15分别喷射不同的4种蒸镀材料D。此外，还可以从4个喷嘴14的喷射口15中的两两喷射相同的蒸镀材料D，因此整体喷射2种蒸镀材料D。
蒸镀源11具体例如具有蒸镀材料收容室和扩散室，喷嘴14连接于扩散室。蒸镀材料收容室内配置有坩埚，在所述坩埚内收纳固体状的蒸镀材料。汽化后的坩埚内的蒸镀材料从蒸镀材料收容室向扩散室移动。坩埚的周围配置有作为加热装置的加热器等。通过加热装置对坩埚中的蒸镀材料进行加热，使蒸镀材料汽化。移动到扩散室的气体状的蒸镀材料从多个喷嘴14喷射。多个喷嘴14例如可以配置在扩散室的上表面。蒸镀材料收容室和扩散室可以形成为一体，也可以分别单独构成。如后所述，在本实施方式中，具备多个喷嘴14的蒸镀源11可往返移动。在另一个实施方式中，蒸镀源的一部分(例如蒸镀材料收容室等)可以和多个喷嘴14等分开并固定在腔室内而不进行往返移动。蒸镀源11能通过加热装置和设置在未图示的蒸镀材料的流道上的阀门等，控制蒸镀材料的放出量。
基板保持部12以使基板A的一面(图1中的下侧的面)与多个喷嘴14的喷射口15相对的方式保持基板A。在图1、2的蒸镀装置10中，基板A以其法线成为Z轴方向的方式被朝下保持。换言之，基板A被水平保持。基板保持部12将基板A以可装卸的方式保持。此外，基板保持部12能将保持的基板A的法线方向(图1中的Z轴方向)作为旋转轴，利用未图示的电机等驱动装置使保持的基板A旋转。优选基板保持部12还能控制基板A的旋转速度。基板保持部12例如具备以使基板A成为水平的方式保持基板A的侧面并在维持其朝向的状态下使基板A旋转的机构(旋转装置)。基板保持部12可以采用将基板A保持为可旋转的现有公知的结构。基板A中的与多个喷嘴14的喷射口15相对一侧的面(图1中的下侧的面)上，通常设有具备规定形状的图案的蒸镀用的掩膜B。此外，基板保持部12可调整保持的基板A的高度，换言之，从多个喷嘴14至基板A的距离。
基板A是成为蒸镀对象的板状的基材。基板A的形状没有特别限定，可以是俯视下矩形、俯视下圆形等，优选如图2所示的俯视下圆形。基板A的材质没有特别限定，可以是玻璃、陶瓷、硅、树脂、金属等。
控制板13包围多个喷嘴14的喷射口15并相对于基板A垂直配置以控制喷射的蒸镀材料D的扩散方向。图1、2所示的控制板13为圆筒状。圆筒状的控制板13以其中心轴相对于基板A成为垂直方向(图1中的Z轴方向)的方式配置。此外，控制板13以多个喷嘴的喷射口15位于圆筒状的控制板13的中心轴上或其附近的方式配置。控制板13以包围多个喷嘴14的方式配置在蒸镀源11上。另外，在图1的方式中，控制板13设置成包围至多个喷嘴14的侧面。但是，在其他方式中，控制板13可以不包围至一个或多个喷嘴14的侧面(参照图2)。为了控制喷射的蒸镀材料D的扩散方向，控制板13只要设置成至少从喷嘴14的喷射口15至基板A侧的规定高度的空间被筒状包围即可。
控制板13的材质没有特别限定，可以使用树脂、玻璃、陶瓷、金属等。
多个喷嘴14和控制板13成为一体，能够与基板A平行地往返移动。在图1的蒸镀装置10中，控制板13固定在具备多个喷嘴14的蒸镀源11上。而且，蒸镀源11配置在沿图1中的X轴方向直线状设置的导轨16上。蒸镀装置10可以通过未图示的电机等驱动装置，使固定有控制板13的蒸镀源11在导轨16上往返移动。另外，优选还能控制往返移动的速度。
考虑形成膜厚均匀性更高的蒸镀膜等，固定有控制板13的蒸镀源11优选例如在能够对基板A的一端至另一端进行蒸镀的范围能够往返移动。另外，由于可以使基板A旋转，所以可以使固定有控制板13的蒸镀源11例如在能够对基板A的中心至一端进行蒸镀的范围往返移动。
控制板13用于控制从喷嘴14的喷射口15喷射的蒸镀材料D的扩散方向(行进方向)，换言之用于控制蒸镀材料D向基板A的入射角。通过控制板13的尺寸(直径和高度)以及从喷嘴14的喷射口15至基板A的距离，控制蒸镀材料D向基板A的入射角。例如，通过减小圆筒状的控制板13的直径或加大控制板13的高度(Z轴方向的长度)，使蒸镀材料D向基板A的入射角(基板A的平面与蒸镀材料D的行进方向所成角度)接近90°，从而使阴影减小。另一方面，例如，通过加大圆筒状的控制板13的直径或减小控制板13的高度(Z轴方向的长度)，蒸镀材料D向基板A的入射角(基板A的平面与蒸镀材料D的行进方向所成角度)变小，因此阴影变大。
具体如图3所示，在设蒸镀材料向基板的入射角(基板A的平面与蒸镀材料的行进方向所成的最小的角)为θ、掩膜B的浮起(基板A与掩膜B的间隔)为Tc、掩膜B的厚度为Tm的情况下，内阴影S1的宽度WS1被表示为Tc/tanθ，外阴影S2的宽度WS2被表示为(Tc+Tm)/tanθ。另一方面，如图4所示，在设圆筒状的控制板13的高度为L、半径(内径)为R的情况下，典型地，关于上述入射角θ，有tanθ＝L/R的关系成立。因此，内阴影S1的宽度WS1被表示为TcR/L，外阴影S2的宽度WS2被表示为(Tc+Tm)R/L。因此，通过调整控制板13的高度L和半径R，可以控制内阴影S1的宽度WS1和外阴影S2的宽度WS2。
此外，如果加大圆筒状的控制板13的直径，则形成的蒸镀膜的膜厚均匀性提高。因此，根据基于设计而被容许的阴影的大小等，调整控制板13的尺寸(直径和高度)即可。此外，优选准备多个尺寸(直径和高度的至少一方)不同的控制板13，可更换多个控制板13。另外，在准备尺寸不同的可更换的多个控制板13的情况下，优选多个控制板13都是圆筒状。
在基板A为圆形、控制板13为圆筒状的情况下，考虑得到膜厚均匀性较高的蒸镀膜等，圆筒状的控制板13的直径(内径)可以大于基板A的直径。此外，如图1、2所示，圆筒状的控制板13的直径(内径)可以小于基板A的直径。例如，圆筒状的控制板13的直径(内径)相对于基板A的直径的比，可以在1/10以上且11/10以下。上述比可以是1/5以上、3/10以上、1/2以上或1以上。此外，上述比可以是1以下、9/10以下、4/5以下、7/10以下、3/5以下或1/2以下。
圆筒状的控制板13的直径(内径)，根据蒸镀装置10自身的大小、基板A的大小、作为目标的蒸镀材料D的入射角的大小等适当设定，例如可以是20mm以上且500mm以下。所述直径(内径)更优选为30mm以上、50mm以上、100mm以上或200mm以上。所述直径(内径)更优选为300mm以下、200mm以下或100mm以下。
作为控制板13的高度，例如可以是100mm以上且1,000mm以下，也可以是200mm以上且500mm以下。通过将控制板13的高度设为上述下限以上，可以进一步减小蒸镀材料D的入射角。通过将控制板13的高度设为上述上限以下，能够提高控制板13和蒸镀源11一起往返移动时的稳定性等。
(蒸镀方法)
以下，说明蒸镀装置10的使用方法，即采用蒸镀装置10的蒸镀方法，并且说明蒸镀装置10和采用所述蒸镀装置10的蒸镀方法的优点。
本发明的一个实施方式的蒸镀方法具备用蒸镀装置10进行蒸镀的工序。利用所述蒸镀方法蒸镀的蒸镀材料的种类没有特别限定，可以是无机物，可以是有机物，可以使用在现有的蒸镀方法(真空蒸镀等)中可蒸镀的各种蒸镀材料。
由于所述蒸镀方法用具备控制板13的所述蒸镀装置10进行蒸镀，所以能够进行由控制板13控制蒸镀材料D向基板A的入射角的蒸镀。即通过用所述蒸镀装置10进行蒸镀，能形成阴影较小的蒸镀膜。另外，通常蒸镀材料D相对于基板A的入射角(基板A的平面与蒸镀材料D的入射方向所成的角度)可以设定在45°至90°的范围内。按照所述蒸镀装置10，能够根据目标的蒸镀材料D的入射角或阴影大小的范围，更换具有适当尺寸(高度和内径)的控制板13，或通过调整基板保持部12的高度来调整多个喷嘴14与基板A之间的距离。多个喷嘴14与基板A之间的距离，例如可以是在100mm以上且1,000mm以下的范围内，也可以是300mm以上且800mm以下的范围内。这样按照采用所述蒸镀装置10的蒸镀方法，能调整蒸镀材料D的入射角。
此外，在所述蒸镀装置10中，由于利用控制板13将蒸镀材料D的扩散方向控制为朝向基板A的方向，所以蒸镀材料D难以附着在腔室内，也易于腔室内的清扫、保养等。
在采用所述蒸镀装置10的蒸镀方法中，能够边使基板A旋转、边对基板A进行蒸镀，此外，可以在将多个喷嘴14和控制板13作为一体与基板A平行地往返移动的情况下，对基板A进行蒸镀。此外，还能够在进行基板A的旋转以及多个喷嘴14和控制板13的往返移动双方的情况下，对基板A进行蒸镀。基板A利用基板保持部12以基板A的法线方向(图1，2中的Z轴方向)作为旋转轴在周向旋转。控制板13固定在具有多个喷嘴14的蒸镀源11上，蒸镀源11配置在导轨16上。因此多个喷嘴14和控制板13在导轨16上沿图1、2中的X轴方向往返移动。
这样，在采用所述蒸镀装置10的蒸镀方法中，通过在进行基板A的旋转以及多个喷嘴14与控制板13的往返移动中的至少一方的情况下对基板A进行蒸镀，可以提高基板A上形成的蒸镀膜的厚度的均匀性。另外，为了进一步提高膜厚均匀性等，可以调整基板A的旋转速度以及多个喷嘴14与控制板13的往返移动速度。此外，可以改变一转期间的旋转速度，也可以改变一个往返期间的移动速度。
此外，采用所述蒸镀装置10的蒸镀方法，由于能够在使具有多个喷嘴14的蒸镀源11往返移动的情况下对基板A进行蒸镀，所以即使在对大型基板A进行蒸镀的情况下，也可以使蒸镀源11成为相对紧凑的设计。
而且，在采用所述蒸镀装置10的蒸镀方法中，由于所述蒸镀装置10具备多个喷嘴14，所以也可以容易进行共蒸镀。此时，由于多个喷嘴14接近配置，所以各蒸镀材料的分布不均变小，可以形成蒸镀材料的组分均匀性也较高的蒸镀膜。另外，按照采用所述蒸镀装置10的蒸镀方法，也可以良好进行仅采用1种蒸镀源的单蒸镀。
(其他实施方式)
本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的思想的范围内可以进行各种结构变更。例如，喷嘴的个数没有特别限定，可以是1个，也可以是2个、3个或5个以上。但是，考虑能在控制板13内接近配置的尺寸等，喷嘴的个数优选1个以上且6个以下，更优选2个以上且4个以下。
在上述实施方式中控制板为圆筒状，但是也可以是棱角筒状。采用棱角筒状的控制板的情况下，也可以发挥与采用圆筒状的控制板的情况同样的效果。但是，考虑更准确地控制蒸镀材料的入射角等，优选控制板为圆筒状。作为棱角筒状的控制板，可以采用轴向视图的形状为四边形、六边形等形状的。另外，轴向视图的形状为正多边形的棱角筒状的控制板中的轴向视图中的对角线长度(内部尺寸)的最佳范围，可以采用上述的圆筒状的控制板中的直径(内径)的最佳范围。
此外，采用本发明的蒸镀装置在基板和喷嘴的双方不移动的情况下进行蒸镀的方法，也包含在本发明的蒸镀方法中。
工业实用性
本发明的蒸镀装置和蒸镀方法，可以良好应用于显示面板和太阳能电池等的金属电极布线、半导体层、有机EL层、其他有机材料薄膜和无机材料薄膜等的成膜中。

Claims (5)

1.一种蒸镀装置，其特征在于包括：
一个或多个喷嘴，设有喷射蒸镀材料的喷射口；
基板保持部，以使基板的一面与上述一个或多个喷嘴的喷射口相对的方式保持上述基板；以及
圆筒状或棱角筒状的控制板，包围上述一个或多个喷嘴的喷射口并相对于上述基板垂直配置以控制喷射的上述蒸镀材料的扩散方向，
上述基板保持部使上述基板能以上述基板的法线方向作为旋转轴旋转，
上述一个或多个喷嘴与上述控制板构成一体与上述基板能够平行地往返移动。
2.根据权利要求1所述的蒸镀装置，其特征在于，
上述一个或多个喷嘴与上述基板之间的距离可调整，
并且上述控制板可更换为尺寸不同的其他圆筒状或棱角筒状的控制板。
3.根据权利要求1所述的蒸镀装置，其特征在于，上述控制板为圆筒状。
4.根据权利要求1、2或3所述的蒸镀装置，其特征在于，
上述一个或多个喷嘴为多个喷嘴，
从上述喷嘴的喷射口分别喷射不同的蒸镀材料。
5.一种蒸镀方法，其特征在于，具备采用如权利要求1至4中任意一项所述的蒸镀装置进行蒸镀的工序。
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