JP2003293120A

JP2003293120A - 蒸発源及びこれを用いた薄膜形成装置

Info

Publication number: JP2003293120A
Application number: JP2002098638A
Authority: JP
Inventors: Toshio Negishi; 敏夫根岸; Tatsuhiko Koshida; 達彦越田; Yasuo Mihara; 康雄美原; Hiroshi Kikuchi; 博菊地
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2002-04-01
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2022-04-01
Also published as: JP4153713B2

Abstract

(57)【要約】【課題】膜厚を均一化して画素内の充填率を向上させる
蒸発源及びこれを用いた薄膜形成装置を提供する。【解決手段】本発明の蒸発源３は、所定の蒸発材料を収
容する長尺の容器本体３０を備える。この蒸発源３は、
容器本体３０の長手方向に沿ってホール形状の蒸発孔３
４が設けられている。各蒸発孔３４は、そのアスペクト
比が１以上になるように構成されている。本発明によれ
ば、指向性の強い蒸発特性となるため、画素内における
膜厚の均一化を図ることができ、これにより画素内への
蒸発材料の充填率を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、有機ＥＬ
素子の発光層に用いられる有機薄膜を蒸着によって形成
するための薄膜形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、フルカラーフラットパネルディス
プレイ用の素子として、有機ＥＬ素子が注目されてい
る。有機ＥＬ素子は、蛍光性有機化合物を電気的に励起
して発光させる自発光型素子で、高輝度、高視野角、面
発光、薄型で多色発光が可能であり、しかも数Ｖという
低電圧の直流印加で発光する全固体素子で、かつ低温に
おいてもその特性の変化が少ないという特徴を有してい
る。

【０００３】図７は、従来の有機ＥＬ素子を作成するた
めの薄膜形成装置の概略構成図である。図７に示すよう
に、この薄膜形成装置１０１にあっては、真空槽１０２
の下部に蒸発源１０３が配設されるとともに、この蒸発
源１０３の上方に成膜対象物である基板１０４が配置さ
れている。そして、蒸発源１０３から蒸発される有機材
料の蒸気を、マスク１０５を介して基板１０４に蒸着さ
せることによって所定パターンの有機薄膜を形成するよ
うになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、有機
ＥＬ素子の大型化に伴い、膜厚の均一化が大きな課題と
なっている。例えば、１枚の基板から複数の有機ＥＬ素
子を作成するような場合には、各画素領域に対して斜め
方向から入射する蒸発材料の成分が存在するため、画素
の縁部の膜厚が薄くなってしまい画素内の充填率が悪く
なるという問題がある。

【０００５】本発明は、このような従来の技術の課題を
解決するためになされたもので、膜厚を均一化して画素
内の充填率を向上させる蒸発源及びこれを用いた薄膜形
成装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた請求項１記載の発明は、所定の蒸発材料を収
容する長尺の容器本体を備え、前記容器本体の長手方向
に沿って設けられた蒸発孔を有する蒸発源であって、前
記蒸発孔は、そのアスペクト比が１以上になるように構
成されていることを特徴とする。請求項２記載の発明
は、請求項１記載の発明において、前記蒸発孔が、ホー
ル形状であることを特徴とする。請求項３記載の発明
は、請求項１記載の発明において、前記蒸発孔が、スリ
ット形状であることを特徴とする。請求項４記載の発明
は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の発明におい
て、前記蒸発材料を間接的に加熱するヒータを有するこ
とを特徴とする。請求項５記載の発明は、請求項４記載
の発明において、前記ヒータが、複数の発熱体から構成
されていることを特徴とする。請求項６記載の発明は、
請求項１乃至５のいずれか１項記載の発明において、所
定の径の穴形状に形成されたるつぼ型の収容部を有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の
蒸発源。請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明に
おいて、前記収容部がグラファイトからなることを特徴
とする。請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明に
おいて、前記収容部の表面に当該蒸発材料の含浸を防止
するための含浸防止膜が形成されていることを特徴とす
る。請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか
１項記載の発明において、真空槽内に、請求項１乃至８
のいずれか１項記載の蒸発源が設けられていることを特
徴とする薄膜形成装置。

【０００７】このような構成を有する本発明において
は、蒸発孔のアスペクト比が１以上になるように構成す
ることによって、指向性の強い蒸発特性となるため、画
素内における膜厚の均一化を図ることができ、これによ
り画素内への蒸発材料の充填率を向上させることが可能
になる。

【０００８】また、本発明においては、所定の隔壁を介
して蒸発材料を間接的に加熱するヒータを設けることに
よって、例えば、輻射加熱による場合に比べて蒸発速度
の制御性を向上させることが可能になる。

【０００９】この場合、ヒータを、独立して制御可能な
複数の発熱体から構成すれば、蒸発容器内の蒸発材料を
均一に消費させることが可能になる。

【００１０】また、所定の径の穴形状に形成されたるつ
ぼ型の収容部を設けることにより、蒸発材料への均一な
熱伝導が可能になるため、蒸発材料を均一に消費するこ
とが可能になる。

【００１１】さらに、グラファイトからなる収容部の表
面に当該蒸発材料の含浸を防止するための含浸防止膜を
形成すれば、収容部（るつぼ）の洗浄が不要になるとと
もに、グラファイトによる収容部の汚染の防止を図るこ
とができ、また、蒸発材料を有効に利用することが可能
になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る蒸発源及びこ
れを用いた薄膜形成装置の好ましい実施の形態を図面を
参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る蒸発源
を用いた薄膜形成装置の一実施の形態を示す概略構成図
である。

【００１３】図１に示すように、本実施の形態の薄膜形
成装置１は、図示しない真空排気系に接続された真空槽
２を有し、この真空槽２内の下方に、後述する蒸発源３
が配設されている。

【００１４】真空槽２内の上部には、成膜対象物である
基板５が基板ホルダー４に固定された状態で配置され
る。なお、基板５の下方近傍にはマスク６が設けられて
いる。

【００１５】本実施の形態の場合は、図示しない移動機
構によって基板５が真空槽２内を水平方向に移動するよ
うに構成されている。

【００１６】図２（ａ）は、本実施の形態の蒸発源の外
観構成を示す平面図、図２（ｂ）は、同蒸発源の容器本
体の平面図、図２（ｃ）は、同蒸発源の側面図である。
また、図３（ａ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図
３（ｂ）は、図３（ａ）の部分Ｐの拡大図である。

【００１７】図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施
の形態の蒸発源３は、所定の蒸発材料を収容するための
長尺の容器本体３０を有している。

【００１８】この容器本体３０は、ほぼ長方体形状の上
カバー３１と、板形状の下カバー３２とから構成され
る。これら上カバー３１及び下カバー３２は、それぞれ
熱伝導性の良い材料であるグラファイト等のからなるも
ので、この容器本体３０の内部には、長尺のるつぼ型の
収容部３３が配置されるようになっている。

【００１９】図２（ａ）に示すように、上カバー３１の
上面３１ａの中央部には、多数の蒸発孔３４が上カバー
３１の長手方向に沿って設けられている。

【００２０】本実施の形態の蒸発孔３４は、所定の大き
さの真円形状に形成されている。図３に示すように、本
実施の形態の蒸発孔３４は、その直径ｄに対する深さ
（アスペクト比）Ｌの値が、１以上になるように構成さ
れている。

【００２１】この場合、蒸発孔３４のアスペクト比の好
ましい範囲は、１．０〜５．０であり、より好ましく
は、１．５〜３．０である。

【００２２】蒸発孔３４のアスペクト比が１．０以下で
あると、画素内における膜厚分布が不均一になるとい
う不都合があり、５．０より大きいと、蒸着速度が遅く
なり生産効率が下がるという不都合がある。

【００２３】図４は、本実施の形態の蒸発源の収容部の
構成を示す断面図である。図４に示すように、本実施の
形態の収容部３３には、その上部に凹部３３ａが形成さ
れ、この凹部３３ａの底部に、蒸発材料７を収容するた
めの多数の収容穴３３ｂが設けられている。

【００２４】ここで、図２（ｂ）及び図４に示すよう
に、収容部３３の収容穴３３ｂは、真円形のホール状に
形成されている。

【００２５】本発明の場合、収容穴３３ｂの直径は特に
限定されるものでははいが、蒸発材料に対する均一な熱
伝導を確保する観点からは、８ｍｍ以下となるように設
定することが好ましい。

【００２６】本実施の形態の収容部３３は、グラファイ
トを用いて作成される。そして、収容部３３の凹部３３
ａ及び収容穴３３ｂの表面には、ＢＮ（ＢｏｒｏｎＮ
ｉｔｒｉｄｅ）又はＧＣ（ガラス状カーボンコーティン
グ）による含浸防止膜３５が形成されている。

【００２７】ここで、含浸防止膜３５の厚さは特に限定
されることはないが、蒸発材料の含浸を確実にする観
点からは、２０〜１００μｍとすることが好ましい。

【００２８】また、含浸防止膜３５の形成方法は特に限
定されることはないが、均一な膜を形成する観点から
は、ＣＶＤ法や浸漬法によって形成することが好まし
い。

【００２９】図２（ｃ）及び図３（ａ）に示すように、
容器本体３０の上カバー３１の両側壁３１ｂには、蒸発
材料７を加熱するためのヒータ８が設けられている。

【００３０】これにより、ヒータ８の熱は、上カバー３
１の側壁３１ｂ及び収容部３３を介して間接的に蒸発材
料７に伝達されるようになっている。

【００３１】本実施の形態のヒータ８は、複数（本実施
の形態の場合は三つ）の発熱体８１、８２からなり、そ
れぞれ図示しないヒータ電源に接続され、独立して制御
されるようになっている。

【００３２】この場合、容器本体３０の中央部には大き
めの第１の発熱体８１が設けられ、さらに容器本体３０
の両端部には、第１の発熱体８１より小さな第２の発熱
体８２ａ、８２ｂがそれぞれ設けられている。

【００３３】以上述べたように本実施の形態によれば、
蒸発容器３０に設けた蒸発孔３４のアスペクト比が１以
上になるようにしたことから、指向性の強い蒸発特性と
なるため、画素内における膜厚の均一化を図ることがで
き、これにより画素内への蒸発材料７の充填率を向上さ
せることができる。

【００３４】また、本実施の形態によれば、容器本体３
０の上カバー３１の両側壁３１ｂにヒータ８を設け、上
カバー３１の側壁３１ｂ及び収容部３３を介して蒸発材
料７を間接的に加熱するようにしたことから、輻射加熱
による場合に比べて蒸発速度の制御性を向上させること
ができる。

【００３５】さらに、本実施の形態においては、ヒータ
８が、独立して制御可能な複数の発熱体８１、８２ａ、
８２ｂから構成されているので、蒸発容器３０内の蒸発
材料７を均一に消費させることが可能になる。

【００３６】さらにまた、グラファイトからなる収容穴
３３ｂの表面に当該蒸発材料７の含浸を防止するための
含浸防止膜３５が形成されているので、収容部（るつ
ぼ）の洗浄が不要になるとともに、グラファイトによる
収容部の汚染の防止を図ることができ、また、蒸発材料
を有効に利用することが可能になる。

【００３７】図５は、本発明に係る蒸発源の他の実施の
形態の要部を示す平面図、図６は、図５の部分Ｑの拡大
図である。以下、上記実施の形態と対応する部分につい
ては同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。

【００３８】図５に示すように、本実施の形態の蒸発源
３Ａにおいては、上カバー３１の上面３１ａの中央部
に、スリット形状の蒸発孔３４Ａが、上カバー３１の長
手方向に沿って多数設けられている。

【００３９】この場合、各蒸発孔３４Ａは、上カバー３
１の長手方向に延びる短辺（長さｄ ₁）と幅方向に延び
る長辺（長さｄ₂）とを有している。

【００４０】そして、本実施の形態の場合は、蒸発孔の
短辺の長さＤ₁に対する深さＬの値（アスペクト比）
が、１以上になるように構成されている。

【００４１】この場合、蒸発孔３４のアスペクト比の好
ましい範囲は、１．０〜５．０であり、より好ましく
は、１．５〜３．０である。

【００４２】蒸発孔３４のアスペクト比が１．０以下で
あると、画素内における膜厚分布が不均一になるとい
う不都合があり、５．０より大きいと、蒸着速度が遅く
なり生産効率が下がるという不都合がある。

【００４３】このような構成を有する本実施の形態によ
れば、上記実施の形態と同様に、画素内における膜厚の
均一化を図ることができ、これにより画素内への蒸発材
料７の充填率を向上させることができる。その他の構成
及び作用効果については上述の実施の形態と同一である
のでその詳細な説明を省略する。

【００４４】なお、本発明は上述の実施の形態に限られ
ることなく、種々の変更を行うことができる。例えば、
蒸発孔の大きさ及びピッチ等は、成膜条件や装置構成に
応じて適宜変更することができる。

【００４５】また、上記実施の形態においては、蒸発孔
をホール状又はスリット状に形成するようにしたが、本
発明はこれに限られず、例えば、楕円形状、長円形状、
多角形状、十文字形状等に形成することも可能である。

【００４６】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに詳細
に説明する。

【００４７】＜実施例１＞図２（ａ）に示すホール状の
蒸発孔を有する蒸発源を用い、蒸発源の温度を２７５℃
に制御し、圧力５×１０^-5Ｐａ、時間１００秒の条件下
で、代表的な蒸発材料であるＡｌｑ３を蒸着した。

【００４８】本実施例の場合は、アスペクト比を２．５
に設定し、大きさ２５０ｍｍ×２５０ｍｍ、膜厚５０ｎ
ｍの画素端部から２０μｍ及び３０μｍ離れた部位の充
填率を測定した。その結果を表１に示す。

【００４９】＜実施例２＞蒸発孔のアスペクト比を１に
設定した以外は実施例１と同様の条件で蒸着を行い、上
記画素端部から２０μｍ及び３０μｍ離れた部位の充填
率を測定した。その結果を表１に示す。

【００５０】＜実施例３＞図５に示すスリット状の蒸発
孔（アスペクト比＝２．５）を有する蒸発源を用いた以
外は実施例１と同一の条件で蒸着を行い、上記画素端部
から２０μｍ及び３０μｍ離れた部位の充填率を測定し
た。その結果を表１に示す。

【００５１】＜比較例＞図５に示すスリット状の蒸発孔
（アスペクト比＝０．５）を有する蒸発源を用いた以外
は実施例１と同一の条件で蒸着を行い、上記画素端部か
ら２０μｍ及び３０μｍ離れた部位の充填率を測定し
た。その結果を表１に示す。

【００５２】

【表１】

【００５３】本明細書において、充填率とは、最大膜厚
を１００％とした場合における画素端部から２０μｍ及
び３０μｍ離れた部位の膜厚の比率をいう。なお、膜厚
測定装置としては、日本ビーコ社製ＤＥＫＴＡＫを用い
た。

【００５４】表１から明らかなように、本発明によれ
ば、画素端部から２０μｍ及び３０μｍ離れた部位の充
填率が向上していることが理解される。

【００５５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、画素
内における膜厚を均一にして画素内への蒸発材料の充填
率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蒸発源を用いた薄膜形成装置の一
実施の形態を示す概略構成図

【図２】（ａ）：本実施の形態の蒸発源の外観構成を示
す平面図（ｂ）：同蒸発源の容器本体の平面図（ｃ）：同蒸発源の側面図

【図３】（ａ）：図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｂ）：図３（ａ）の部分Ｐの拡大図

【図４】同実施の形態の蒸発源の収容部の構成を示す断
面図

【図５】本発明に係る蒸発源の他の実施の形態の要部を
示す平面図

【図６】図５の部分Ｑの拡大図

【図７】従来の有機ＥＬ素子を作成するための薄膜形成
装置の概略構成図

【符号の説明】

１…薄膜形成装置２…真空槽３…蒸発源５…基板
７…蒸発材料８…ヒータ３０…容器本体３３…
収容部３４…蒸発孔３５…含浸防止膜８１…第１
の発熱体８２…第２の発熱体

フロントページの続き (72)発明者美原康雄神奈川県茅ヶ崎市萩園2500 株式会社アルバック内 (72)発明者菊地博神奈川県茅ヶ崎市萩園2500 株式会社アルバック内Ｆターム(参考） 3K007 AB11 AB18 DB03 FA01 4K029 BA64 BC07 DB00 DB12 DB13 DB18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の蒸発材料を収容する長尺の容器本体
を備え、前記容器本体の長手方向に沿って設けられた蒸
発孔を有する蒸発源であって、前記蒸発孔は、そのアスペクト比が１以上になるように
構成されていることを特徴とする蒸発源。
【請求項２】前記蒸発孔が、ホール形状であることを特
徴とする請求項１記載の蒸発源。
【請求項３】前記蒸発孔が、スリット形状であることを
特徴とする請求項１記載の蒸発源。
【請求項４】前記蒸発材料を間接的に加熱するヒータを
有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項
記載の蒸発源。
【請求項５】前記ヒータが、複数の発熱体から構成され
ていることを特徴とする請求項４記載の蒸発源。
【請求項６】所定の径の穴形状に形成されたるつぼ型の
収容部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいず
れか１項記載の蒸発源。
【請求項７】前記収容部がグラファイトからなることを
特徴とする請求項６記載の蒸発源。
【請求項８】前記収容部の表面に当該蒸発材料の含浸を
防止するための含浸防止膜が形成されていることを特徴
とする請求項７記載の蒸発源。
【請求項９】真空槽内に、請求項１乃至８のいずれか１
項記載の蒸発源が設けられていることを特徴とする薄膜
形成装置。