JP2004022400A - Apparatus and method for forming organic film - Google Patents

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JP2004022400A JP2002177194A JP2002177194A JP2004022400A JP 2004022400 A JP2004022400 A JP 2004022400A JP 2002177194 A JP2002177194 A JP 2002177194A JP 2002177194 A JP2002177194 A JP 2002177194A JP 2004022400 A JP2004022400 A JP 2004022400A
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Satohiko Memesawa
目々澤 聡彦
Hironobu Narui
成井 啓修
Katsunori Yanashima
簗嶋 克典
Koji Sasaki
佐々木 浩司
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To supply an organic material being set to be a vapor-phase state onto the entire surface of a substrate whose position is fixed. <P>SOLUTION: The organic material 12 is vaporized or sublimated in a vaporization sublimation chamber 5 to generate a feed gas. A carrier gas is mixed into the feed gas and is transported to a film formation chamber 4 by a feed gas transportation pipe 6. A direction control plate 2 is provided at an injector 18 in the feed gas transportation pipe 6. The direction control plate 2 changes the flow of the feed gas toward the substrate 3 along the surface of the substrate 3, and forms a film by supplying the feed gas to the entire surface of the substrate 3, thus making uniform a film thickness distribution within the substrate 3 and forming an improved organic film. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機原料を気相に変化させた原料ガスを、キャリアガスで基板上に輸送して薄膜を形成する有機膜形成装置および有機膜形成方法に関する。詳しくは、原料ガスの流れを制御することで、良好な有機膜を形成できるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】
有機EL(エレクトロルミネンス)素子は発光層に有機物を利用した発光材料である。この有機EL素子は、コンピュータやテレビジョン受信機に使用されるフラットパネルディスプレイや、携帯電話のディスプレイや、PDA(PersonalDigital Assistants)と呼ばれる携帯端末のディスプレイ等の各種表示装置を構成する発光材料として、また、発光ダイオード等の発光素子として用いられる。
【0003】
図12は有機EL素子の構造の一例を示す説明図である。有機EL素子101は、ガラス等の透明基板102の上に陽極であるITO(Indium−Tin Oxide)透明電極103、有機膜104、陰極である背面電極105を順に積層したものである。有機膜104は、ITO透明電極103側から、正孔注入層104a、正孔輸送層104b、発光層104c、電子輸送層104d、そして電子注入層104eを順に積層したものである。
【0004】
ITO透明電極103−背面電極105間に電圧が印加されると、ITO透明電極103からプラス電荷(正孔)が注入され、背面電極105からマイナス電荷(電子)が注入され、それぞれ有機膜104を移動する。そして、発光層104c内で電子−正孔がある確率で再結合し、この再結合の際に所定の波長を持った光が発生するものである。
【0005】
なお、有機膜104の構成としては、正孔注入層104aと正孔輸送層104bを1層で構成したもの、電子輸送層104dと電子注入層104eを1層で構成したもの、発光層104cと電子輸送層104dと電子注入層104eを1層で構成したもの等がある。
【0006】
図13はこのような有機EL素子を用いて構成した有機ELカラーディスプレイの概要を示す平面図、図14は有機ELカラーディスプレイの要部斜視図である。有機カラーディスプレイ106は、透明基板102の上にITO透明電極103がストライプ状に形成される。また、有機膜104がITO透明電極103と直交するようにストライプ状に形成され、有機膜104上に背面電極105が形成されて、ITO透明電極103と有機膜104および背面電極105をマトリクス状に配置する。これにより、電圧が印加されたITO透明電極103と背面電極105の交点の有機膜104が発光する。
【0007】
そして、有機膜104として、赤(R)に発光する有機膜104Rと緑(G)に発光する有機膜104Gと青(B)に発光する有機膜104Bを順に並べることで、RGBによる画素が形成され、カラーの表示が可能となる。
【0008】
さて、低分子の有機物を用いた有機膜の形成は、従来は真空蒸着法を用いていた。真空蒸着法とは、原材料を高真空中で加熱蒸発させ、蒸発源と対向する基板上に原材料を吸着させることで薄膜を形成する方法である。
【0009】
図15はこのような真空蒸着法を行う真空蒸着装置の基本構成を示す説明図である。チャンバー107は図示しない排気ポンプと接続され、排気を行うことで内部を高真空とできる。ここで、真空蒸着法におけるチャンバー107内の真空度は10−3〜10−4Pa(パスカル)程度である。
【0010】
蒸発源108は原材料、ここでは有機原料を蒸発させるための加熱源で、抵抗加熱、電子ビーム加熱、赤外線加熱、高周波誘導加熱等があるが、有機膜では抵抗加熱が一般に用いられている。抵抗加熱としては、ボートと呼ばれる開口容器109に粉末状の有機原料110を入れ、開口容器109に通電することによる該開口容器109の抵抗発熱により、有機原料110を間接加熱して有機原料110を気化または昇華させるものである。
【0011】
有機膜を形成する基板111(図12等に示すITO透明電極103が形成された透明基板102に相当)は、基板ホルダ112に取り付けられ、蒸発源108と対向配置される。基板ホルダ112は、ドーム形状の治具の内側に複数の基板111を保持する。そして、基板ホルダ112の中心軸上に蒸発源108が配置され、図示しない駆動機構により公転する。
【0012】
さて、チャンバー107内を高真空として蒸発源108で有機材料110を気化または昇華させると、有機原料はビーム状に基板111に到達する。このとき、基板ホルダ112を公転させることで、膜厚分布と温度分布が均一となるようにしている。
【0013】
図16は真空蒸着装置における膜厚測定法を示す説明図である。真空蒸着装置では、基板ホルダ112は回転するので、膜堆積中の各基板111の位置は変化する。そこで、基板ホルダ112で位置の変化しない回転中心に厚み計測用のモニタガラス112aを取り付け、このモニタガラス112aに形成した有機膜を、透過式の光学膜厚計113で測定していた。
【0014】
なお、図13等に示すカラーディスプレイを作成する場合は、マスクを用いて有機膜の形成を行う。図17はマスクを使用した膜堆積工程の一例を示す断面図である。マスク114は、ストライプ状のパターン115を有する。このマスク114を基板111に密着させるため磁石を用いる。すなわち、マスク114を磁性体で構成し、基板111を保持する図示しない機構に永久磁石や電磁石から構成される磁化部材116を設ける。そして、基板111をこの磁化部材116に載せ、この基板111にマスク114を載せることで、マスク114は磁化部材116の磁力で基板111に密着する。
【0015】
そして、R,G,Bの有機膜を形成するため、まず、マスク114を所定の位置に取り付けて図14に示す有機膜104Rを形成し、次にマスク114の取り付け位置を1/3ピッチずらして有機膜104Gを形成し、次にマスク114の取り付け位置を1/3ピッチずらして有機膜104Bを形成する。図15に示す真空蒸着装置では、マスク114が下向きに取り付けられることになる。
【0016】
以上説明した真空蒸着装置による有機膜の形成方法では、以下のような問題があった。すなわち、真空蒸着装置は基板111の位置を移動させるため基板ホルダ112を回転させる機構が必要であり、コストが高いという問題があった。また、基板ホルダ112が回転するので、基板の冷却機構を設けるのが困難であるという問題があった。
【0017】
そして、有機原料110は高温で分解しやすいという性質を持つため、基板111を冷却できないと、蒸発源108での有機原料110の加熱時の熱輻射の影響で基板111の温度が上昇し、有機膜の性能を劣化させるという問題につながる。
【0018】
また、真空蒸着装置では、成膜速度は原材料、ここでは有機原料110の加熱温度で決定されるが、有機原料110は高温で分解しやすく、例えば、Alq(8−キノリノールアルミニウム錯体)の加熱温度の上限は300℃〜400℃程度と低く、また、基板111への熱輻射の影響も抑えなければならないので、成膜速度を高くすることができないという問題があった。
【0019】
さらに、図17に示すマスク114を用いてRGB画素の塗り分けを行う際、基板111が回転するので、振動等でマスク114の位置がずれることがあり、画素精度が低いという問題があった。
【0020】
また、基板ホルダ112がドーム形状であり、その内側に基板111を保持するので、ビーム状に基板111に到達する有機原料の入射角度が斜めになる。このため、マスク114のパターン115のエッジ部が影となり、形成される有機膜のエッジがシャープにならないという問題があった。
【0021】
そして、基板111が回転するので、成膜中の各基板111の膜厚測定は困難であるという問題があった。
【0022】
一方、真空蒸着法とは異なる新しい有機膜形成法として、有機気相蒸着法(organic vapor phase deposition)と呼ばれる方法が、特表2001−523768に開示されている。
【0023】
図18は有機気相蒸着法を用いた従来の有機膜形成装置の説明図で、以下に特表2001−523768に開示されている装置の概要を説明する。チャンバー120は内部を外気と遮断する例えば略筒状の容器であり、内部に基板111を保持する基板ホルダ121が設けられる。
【0024】
チャンバー120には2本の配管122が設けられる。それぞれの配管122の一方の端部は開口しており、この開口部の近傍に原料容器123が設けられる。原料容器123は図示しない通電機構を備え、原料容器123に有機原料を入れて通電すると、原料容器123が抵抗発熱することにより有機原料が間接的に加熱され、気化または昇華して原料ガスが発生する。
【0025】
配管122の他方の端部はタンク124と接続される。また、配管122の途中には、調整バルブ125と、圧力調整器126aと、流量計126bと、切替バルブ126cとを備える。タンク124には各種有機原料に対して不活性なN(窒素)等のガスが入れられ、圧力および流量が制御されたキャリアガスとして配管122に供給される。
【0026】
これにより、配管122内で有機原料を気化あるいは昇華させて生成した原料ガスは、キャリアガスを用いてチャンバー120内に送られ、基板111に吸着して有機膜を形成する。
【0027】
原料容器123には固相の有機原料が入れられるのに対して、原料槽127には液相の有機原料128が入れられる。この原料槽127にはタンク124とつながる配管122と、チャンバー120とつながる配管129が接続される。この配管122には、圧力調整器126aと、流量計126bと、切替バルブ126cとを備える。
【0028】
これにより、配管122から供給されるキャリアガスは気泡として有機原料128内を通り、蒸気となった有機原料を配管129でチャンバー120内へと送る。また、原料槽127の少なくとも有機原料128が入れられる高さまでを液体130に浸す温度制御槽131を設け、図示しないヒータで液体130の温度を制御することで、原料槽127内の有機原料128の温度を制御する。また、チャンバー120の周囲には加熱冷却器132が設けられる。この加熱冷却器132はチャンバー120内の温度制御を行う。
【0029】
チャンバー120には排気管133が設けられ、この排気管133にトラップタンク134、スロットバルブ135および真空ポンプ136が取り付けられる。真空ポンプ136はチャンバー120内を排気して、該チャンバー120内を真空にする。スロットバルブ135はチャンバー120内の圧力を調整するもので、チャンバー120に取り付けた図示しない圧力計の出力がスロットバルブ135へ電気的にフィードバックされ、チャンバー120内が所望の真空度を維持するように制御される。また、基板111上に吸着しなかった有機原料等はトラップタンク134で凝縮させ、スロットバルブ135や真空ポンプ136に到達しないようにしてある。
【0030】
このような装置を用いる有機気相蒸着法は、減圧下で原料ガスをキャリアガスを用いて基板へと運び、基板上でガスが凝縮して膜形成が行われる有機膜形成方法である。これにより、従来の真空蒸着法ではできなかった、原料を気化または昇華させるための温度制御と、原料を基板へ送るキャリアガスの流量制御等を独立して行えるので、著しく異なる蒸気圧をもつ有機原料を同時蒸着して多成分の薄膜を形成する際に、各成分量を正確に制御することができる。また、減圧下で膜形成を行うため、表面が滑らかな有機膜を形成することができる。
【0031】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機気相蒸着法では、原料ガスの輸送がキャリアガスを用いて行われるので、基板までの原料ガスの輸送時間が長くかかる。これは、成膜速度を制御する時定数が真空蒸着法に比較して大きいことを意味する。その結果、成膜速度の制御性が大変悪い。また、基板に均一に原料ガスを供給できないので、膜厚分布にばらつきを生じる。
【0032】
このように、成膜速度が不安定で膜厚分布にばらつきがあると、有機膜の緻密さが不均質になり、良質な有機膜を形成できないという問題がある。例えば、電流注入型の有機発光材料においては、局所的な電流集中による発光寿命の低下や、有機膜の電気抵抗の増加による消費電力の増加等の問題を生じる。さらに発光の色純度も低下する。また、基板へ輸送されるドーピングガスの量が成膜速度により変動することになるため、有機膜中のドーピング濃度が不均質になるという問題を生じる。
【0033】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、良質な有機膜を形成できる有機膜形成装置および有機膜形成方法を提供することを目的とする。
【0034】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る有機膜形成装置は、基板上に有機物の薄膜を形成する有機膜形成装置において、基板を保持する保持手段を有するチャンバーと、有機原料を気相に変化させて原料ガスを生成する気化昇華手段と、原料ガスとキャリアガスを混合するキャリアガス導入手段と、キャリアガスにより原料ガスをチャンバー内に輸送し、基板へ向けて該原料ガスを放出する原料ガス輸送手段と、チャンバー内の基板と対向して設けられ、基板へ向けての原料ガスの流れる方向を変化させる方向制御手段と、チャンバーの排気を行う排気手段とを備えたものである。
【0035】
本発明に係る有機膜形成装置では、気化昇華手段で有機原料を気相に変化させて原料ガスを生成する。この原料ガスにキャリアガス導入手段でキャリアガスとなるガス、例えば、N、Ar(アルゴン)、He(ヘリウム)、H(水素)、アンモニア、メタン等を混合し、キャリアガスにより原料ガス輸送手段で原料ガスをチャンバーに輸送する。
【0036】
このとき、方向制御手段で基板へ向かう原料ガスの流れる方向を変化させることで、基板の全面に原料ガスを供給することができる。これにより、基板内での膜厚分布が均一となり、良質な有機膜を形成できる。
【0037】
また、本発明に係る有機膜形成装置は、基板上に有機物の薄膜を形成する有機膜形成装置において、基板が収納されるチャンバーと、有機原料を気相に変化させて原料ガスを生成する気化昇華手段と、原料ガスとキャリアガスを混合するキャリアガス導入手段と、キャリアガスにより原料ガスをチャンバー内に輸送する原料ガス輸送手段と、チャンバー内に、原料ガス輸送手段で原料ガスが供給される原料ガス室と基板が収納される膜形成室とを形成し、原料ガス室と膜形成室との間で該膜形成室側の圧力が低くなる差圧を生じさせる差圧発生手段と、膜形成室の排気を行う排気手段とを備えたものである。
【0038】
本発明に係る有機膜形成装置では、気化昇華手段で有機原料を気相に変化させて原料ガスを生成する。この原料ガスにキャリアガス導入手段でキャリアガスを混合し、このキャリアガスにより原料ガス輸送手段で原料ガスを輸送する。
【0039】
このとき、原料ガス輸送手段で原料ガスが供給される原料ガス室と基板が収納される膜形成室との間で、差圧発生手段により膜形成室側の圧力が低くなる差圧を生じているので、原料ガス室から膜形成室への原料ガスの輸送が促進される。これにより、膜形成室に安定して原料ガスが供給されるので、成膜速度が安定し、良質な有機膜を形成できる。
【0040】
本発明に係る有機膜形成方法は、基板上に有機物の薄膜を形成する有機膜形成方法において、有機原料を気相の原料ガスへと変化させる気化昇華工程と、原料ガスとキャリアガスを混合するキャリアガス導入工程と、キャリアガスにより原料ガスを基板上へ輸送する原料ガス輸送工程と、原料ガスの流れを制御し得る減圧下のチャンバー内で基板上に有機膜を形成する有機膜堆積工程と、チャンバーの排気工程とを有し、有機膜堆積工程では、基板へ向けての原料ガスの流れる方向を、少なくとも基板の面に沿った一の方向に変化させながら有機膜を形成するものである。
【0041】
本発明に係る有機膜形成方法では、有機原料を気相の原料ガスに変化させ、この原料ガスにキャリアガスとなるガス、例えば、N、Ar、He、H、アンモニア、メタン等を混合して基板上へ供給する。このとき、基板へ向かう原料ガスの流れを一の方向に変化させながら有機膜が形成されるので、基板内での膜厚分布が均一となり、良質な有機膜を形成できる。
【0042】
また、本発明に係る有機膜形成方法は、基板上に有機物の薄膜を形成する有機膜形成方法において、有機原料を気相の原料ガスへと変化させる気化昇華工程と、原料ガスとキャリアガスを混合するキャリアガス導入工程と、キャリアガスにより原料ガスを基板上へ輸送する原料ガス輸送工程と、基板上に有機膜を形成する有機膜堆積工程と、排気工程とを有し、原料ガス輸送工程は、原料ガスを充満させる原料ガス室と基板を収納する膜形成室との間で行われ、原料ガス室より膜形成室の圧力を低下させて、原料ガス室から膜形成室へと原料ガスを輸送するものである。
【0043】
本発明に係る有機膜形成方法では、有機原料を気相の原料ガスに変化させ、この原料ガスにキャリアガスを混合して基板上へ供給する。このとき、原料ガスが供給される原料ガス室と基板が収納される膜形成室との間で、膜形成室側の圧力を低下させるので、原料ガス室から膜形成室への原料ガスの輸送が促進される。これにより、膜形成室に安定して原料ガスが供給されるので、成膜速度が安定し、良質な有機膜を形成できる。
【0044】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の有機膜形成装置の実施の形態を説明する。図1は第1の実施の形態の有機膜形成装置の全体構成図である。第1の実施の形態の有機膜形成装置1は、気相の有機原料をキャリアガスを用いて輸送する際に、方向制御手段を構成する方向制御板2で原料ガスの流れる方向を変化させることで、固定された基板3の全面に有機原料を供給できるようにして、基板3内の膜厚分布を向上させるものである。ここで、基板3とは、図12等で説明した透明ガラス基板102にITO透明電極を形成したもの、あるいは図示しないTFT(Thin Film Transistor)基板等である。
【0045】
有機膜形成装置1は、基板3を収納する膜形成チャンバー4、有機原料を気化または昇華させる気化昇華室5、気化昇華室5と膜形成チャンバー4をつなぐ原料ガス輸送管6を備える。
【0046】
膜形成チャンバー4には基板3を保持する基板ホルダ7が設けられる。この基板ホルダ7は、冷却手段として、例えば冷却管8から供給される冷却水を循環させる機構を有し、保持している基板3を裏面側から冷却する。ここで、膜形成チャンバー4内で基板3は垂直に保持される。なお、カラーディスプレイに用いる発光材料を製作する場合、図17に示すマスク114が基板3の有機膜形成面に取り付けられる。このため、基板ホルダ7にマスク114を保持する手段、例えば磁化部材を備える。
【0047】
膜形成チャンバー4には圧力計9と排気管10が設けられる。この排気管10に排気手段を構成する図示しない真空ポンプが接続され、圧力計9の出力をフィードバックして、膜形成チャンバー4内の圧力が所定の低真空を保つように制御される。
【0048】
ここで、図示しないが膜形成チャンバー4に加熱手段を構成するヒータと温度計を設け、膜形成チャンバー4内の温度が、基板3に吸着する前の有機原料が固化しないような温度を保つように制御されるようにしてもよい。
【0049】
なお、膜形成チャンバー4に対して基板3を出し入れ自在とするため、例えば膜形成チャンバー4を開閉構造をもつ分割構造とし、閉じたときは機密性が保たれる構成とする。
【0050】
気化昇華室5は、気化昇華手段を構成し、例えば抵抗加熱法により有機原料を気化または昇華させるもので、チャンバー等の外気と隔離できる容器内にボート形状の原料容器11を備えたものである。また、この原料容器11に通電する図示しない通電機構を備える。
【0051】
原料容器11は、高融点でかつ有機原料と反応しない例えばTa(タンタル)等の材質で作られる。この原料容器11に通電すると、該原料容器11が抵抗となって発熱する。これにより原料容器11に固相(粉末状)の有機原料12を入れて通電すると、原料容器11が発熱することにより有機原料12が間接的に加熱され、気化または昇華する。これにより、HOやO等の有機原料を変質させる物質から一切隔離された気化昇華室5内は有機原料のガスで満たされる。
【0052】
気化昇華室5には圧力計13が設けられる。気化昇華室5において有機原料12が減少すると、気化昇華室5内の圧力が低下する。このため、このため、気化昇華室5に圧力計13を設けて気化昇華室5内の圧力を測定し、圧力の低下を検出すると原料補充の指示を出す等の制御によって、有機原料12が枯渇する前に補充が行えるようにする。
【0053】
気化昇華室5には、有機原料12の加熱温度を制御するために、原料容器11の温度を測定する図示しない熱電対が設けられる。また、原料容器11へ通電する際の電流値を計測する図示しない電流計が設けられる。これにより、原料容器11の温度や原料容器11への通電電流値が監視され、有機原料12が気化または昇華する温度が保たれるように制御される。また、気化昇華室5の圧力および温度を測定することで、有機原料12の気化または昇華量を一定に保つように制御される。
【0054】
ここで、本実施の形態では、独立した気化昇華室5が2組設けられる。これら気化昇華室5のそれぞれには供給管14が接続される。各供給管14にはそれぞれ流量コントローラ15が設けられる。また、各供給管14はタンク16に接続される。タンク16には、キャリアガスとして用いるため、例えば各種有機原料に対して不活性なNやAr等のガスが入れられる。そして、流量コントローラ15により、気化昇華室5に送るキャリアガスの流量が独立して制御される。以上の説明した気化昇華室5およびこの気化昇華室5にキャリアガスを供給する機構によって、キャリアガス導入手段が構成される。
【0055】
各供給管14の流量コントローラ15より下流側には加熱手段を構成するヒータ17が設けられる。また、各供給管14には図示しない温度計が設けられ、供給管14から気化昇華室5に送り込まれるキャリアガスの温度が、有機原料が固化しない温度を保つようにヒータ17が制御される。
【0056】
各気化昇華室5には原料ガス輸送手段を構成する原料ガス輸送管6が接続される。この原料ガス輸送管6は膜形成チャンバー4とも接続され、原料ガス輸送管6の膜形成チャンバー4内の端部には、基板3と対向する位置にインジェクター18が設けられる。そして、インジェクター18に方向制御板2が設けられる。
【0057】
図2は方向制御板2の一例を示すインジェクター18の斜視図である。インジェクター18は、例えばパイプ形状を有し、開口している放出口に複数枚、例えば3枚の方向制御板2が取り付けられる。各方向制御板2は板状で、軸2aを支点に回転自在であり、インジェクター18から放出される原料ガスの流れる向きを変化させる。各方向制御板2の軸2aは図示しない駆動手段と接続され、各方向制御板2は駆動力を受けて動く。ここで、図1および図2の方向制御板2は、水平方向の軸2aを有して上下に振れる構造であるが、方向制御板としては、垂直方向の軸を有して左右に振れる構造でもよい。
【0058】
図1に戻り、原料ガス輸送管6には加熱手段を構成するヒータ19が設けられ、方向制御板2および輸送される原料ガスが加熱される。また、原料ガス輸送管6には図示しない温度計が設けられ、原料ガス輸送管6を輸送される原料ガスの温度および方向制御板2の温度が、有機原料が固化しない温度を保つようにヒータ19が制御される。なお、方向制御板2に熱電対を利用した温度計を設けて、方向制御板2の温度を直接測定できるようにしても良い。
【0059】
次に、本発明の有機膜形成方法の実施の形態を、上述した有機膜形成装置1の動作として説明する。本実施の形態の有機膜形成方法は、有機原料を気化または昇華させる気化昇華工程、輸送用のキャリアガスを導入するキャリアガス導入工程、原料ガスを基板3上に輸送する原料ガス輸送工程、基板3上への有機膜堆積工程および排気工程で構成される。
【0060】
気化昇華工程は気化昇華室5で行われる。この気化昇華工程では、有機原料12が入れられた原料容器11に通電し、原料容器11の抵抗発熱で有機原料12を間接的に加熱して気化または昇華させて、原料ガスを生成する。
【0061】
これにより、HOやO等の有機原料を変質させる物質から一切隔離された気化昇華室5内は原料ガスで満たされる。そして、気化昇華工程では、原料容器11の温度や原料容器11への通電電流値が監視され、有機原料12の気化または昇華量を一定に保つように制御される。さらに、気化昇華室5内の圧力が圧力計13で監視され、圧力の低下を検出すると、原料補充の指示を出すように制御される。
【0062】
キャリアガス導入工程は気化昇華室5で行われる。このキャリアガス導入工程では、原料ガスの希釈およびキャリアガスの導入が行われる。すなわち、タンク16のキャリアガスが、流量コントローラ15により流量が制御されて、供給管14から気化昇華室5に送り込まれる。そして、気化昇華室5に送り込まれたキャリアガスと原料ガスが混合し、このキャリアガスにより原料ガスが原料ガス輸送管6へ送られる。
【0063】
ここで、キャリアガス導入工程では、気化昇華室5内の原料ガスの温度低下による有機原料の固化を避けるため、ヒータ17により供給管14を加熱することで、キャリアガスおよび原料ガスの温度を制御する。また、流量コントローラ15により、キャリアガスの供給量を一定となるように制御する。このように、気化昇華室5に供給するキャリアガスの量を一定に保ち、気化昇華室5で有機原料12を気化または昇華させる量を一定に保つことで、原料ガス輸送管6に送り込む原料ガスの量を一定に保つことができる。これにより、気化昇華工程で上述したように気化昇華室5の圧力を監視することで、有機原料12の減少を圧力の低下として検出することができ、有機原料12が枯渇する前に補充ができる。
【0064】
原料ガス輸送工程は、原料ガス輸送管6で行われる。原料ガス輸送工程では、キャリアガス導入工程でキャリアガスと混合した原料ガスが、このキャリアガスにより原料ガス輸送管6を輸送される。そして、原料ガス供給管6をキャリアガスにより輸送された原料ガスは、インジェクター18から膜形成チャンバー4内に放出される。
【0065】
この原料ガス輸送工程では、上述したキャリアガス導入工程においてキャリアガスの流量を増加させると、輸送する原料ガスの量を増加させることができる。これにより、基板3へ供給する原料ガスの量を増加させて、基板3上での成膜速度を向上させることが可能となり、真空蒸着法に比較して大幅に成膜速度を向上させることができる。
【0066】
また、原料ガス輸送工程では、原料ガス輸送管6内の原料ガスの温度低下による有機原料の固化を避けるため、ヒータ19により原料ガス輸送管6を加熱することで原料ガスの温度を制御する。
【0067】
有機膜堆積工程は、膜形成チャンバー4で行われる。有機膜堆積工程では、上述した原料ガス輸送工程で原料ガス輸送管6を輸送されてインジェクター18から放出された原料ガスが基板3に吸着して有機膜を形成する。
【0068】
ここで、インジェクター18には方向制御板2が設けてあるので、インジェクター18から放出された原料ガスの流れる方向は、この方向制御板2を動かすことで制御される。
【0069】
図3は方向制御板2の動作例を示す説明図である。インジェクター18に3枚の方向制御板2を設けた場合、各方向制御板2は軸2aを支点に回転する。そして、図3(a)に示すように、各方向制御板2が連動して同じ方向に動作する場合、図示しない駆動手段から駆動力を受けて、各方向制御板2が実線で示す位置から二点鎖線で示す位置まで同じ方向に動くことで、インジェクター18から放出される原料ガスの流れが一の方向、ここでは上下に振られる。これにより、基板3の位置が固定されていても、基板3の全面に原料ガスを供給することができ、基板3上での膜厚分布を均一にできる。
【0070】
また、図3(b)に示すように、各方向制御板2が独立して動作する場合、両端の方向制御板2が実線で示す位置から二点鎖線で示す位置まで、中央の方向制御板2に対して接近および離間する方向に動くことで、インジェクター18から放出される原料ガスの流れがやはり上下に振られる。これにより、基板3の全面に原料ガスを供給して、膜厚分布を均一にできる。
【0071】
さて、原料ガスは有機原料が気相の状態を保つため、例えば250℃程度の温度となっている。このため、この原料ガスが供給される基板3の温度が上昇する。そこで、有機膜堆積工程では、基板ホルダ7に冷却管8で冷却水を供給して、基板3が室温程度の温度を保つように温度制御を行う。また、基板3の冷却を効率良く行うため、ペルチェ効果が得られる図示しない電極を基板ホルダ7に備え、この電極が基板3から吸収した熱を、冷却管8で冷却するような構成とすると良い。
【0072】
このように、基板3の温度を室温付近に保って有機膜の形成が可能であるので、基板3に吸着した有機原料は、高温のガスの状態から急速冷却されることで、非晶質または微結晶な良質な有機膜が形成される。これにより、基板3上に堆積した有機膜の一部あるいは全部が結晶化してしまうことに伴う電気特性の劣化や光学特性の劣化を防ぐことができる。また、基板3の温度を室温程度に保てることから、基板3として熱に弱いプラスチック基板を用いることも可能となる。よって、本実施の形態の有機膜形成装置1では、フレキシブルディスプレイを構成する有機EL発光素子を製作できることになる。
【0073】
ここで、カラーディスプレイに用いる発光材料を製作する場合、有機膜堆積工程で図17に示すマスク114が基板3の有機膜形成面に取り付けられる。図1に示す有機膜形成装置1は、有機膜堆積工程中、基板3の位置は固定され、動かないので、基板3が可動することによる振動等でマスク114が動いて、有機膜の形成位置がずれる、ということはない。また、方向制御板2で原料ガスの流れを変化させながら成膜するので、基板3に対する原料ガスの入射角度が可変となる。したがって、マスク114のエッジ近傍にも原料ガスが供給され、所定のサイズの有機膜を形成できる。よって、各画素内の膜厚分布が均一になる。
【0074】
排気工程は、膜形成チャンバー4で行われる。排気工程では、上述した各工程に先立ち、基板3が収納された膜形成チャンバー4を原料ガスの流れを制御し得る10〜10Pa程度の低真空に保つ。また、有機膜堆積工程で発生した残留ガスを排気する。この排気工程では、排気速度が一定となるように制御して、膜形成チャンバー4内の圧力が急激に変化することを防ぐ。
【0075】
以上説明したように、第1の実施の形態の有機膜形成装置では、原料ガス輸送管6のインジェクター18に方向制御板2を設けて、原料ガスの流れる方向を制御するようにしたので、基板3を移動させることなく、基板3の全面に原料ガスを供給でき、基板3内での膜厚分布を均一にできる。
【0076】
図4は方向制御板の変形例を示す説明図で、図4(a)はインジェクター18の断面図、図4(b)は方向制御板20の斜視図である。方向制御板20は板状で、一方の端部が軸20aを支点に回転自在に原料ガス輸送管6のインジェクター18に取り付けられている。この方向制御板20の他方の端部側は2分割され、第1の方向制御板21aと第2の方向制御板21bが設けられる。これら第1の方向制御板21aと第2の方向制御板21bの少なくとも一方は、方向制御板20本体と独立して動作自在な構成とする。例えば、第1の方向制御板21aを軸20bを支点に方向制御板20に対して回転自在な構成とする。
【0077】
このような構成によって、方向制御板20は、第1の方向制御板21aの角度を第2の方向制御板21bに対して異ならせることができる。なお、各方向制御板20の軸20aは図示しない駆動源と接続され、各方向制御板20は駆動力を受けて、例えば連動して同じ方向に動く。
【0078】
以上の構成では、インジェクター18から放出された原料ガスの流れる方向が、方向制御板20で制御されるが、方向制御板20には独立して角度が調整できる第1の方向制御板21aが設けられているので、原料ガスの流れる方向をより細かく制御可能となる。
【0079】
図5は方向制御板の他の変形例を示す説明図で、図5(a)はインジェクター18の断面図、図5(b)はインジェクター18の斜視図である。方向制御板22は左右方向制御板23と上下方向制御板24とから構成される。2枚の左右方向制御板23は対向配置され、連結部材25により接続される。この2枚の左右方向制御板23は、軸23aを支点に回転自在に原料ガス輸送管6のインジェクター18に取り付けられ、一体に動作する。
【0080】
2枚の左右方向制御板23の間には、複数枚、ここでは3枚の上下方向制御板24が設けられる。各上下方向制御板24は、軸24aを支点に回転自在に左右方向制御板23間に取り付けられる。
【0081】
なお、左右方向制御板23の軸23aは図示しない駆動源と接続され、左右方向制御板23は駆動力を受けて動く。また、各上下方向制御板24の軸24aは図示しない駆動源と接続され、各上下方向制御板24は駆動力を受けて、例えば連動して同じ方向に動く。
【0082】
以上の構成では、左右方向制御板23が軸23aを支点に動作することで、インジェクター18から放出された原料ガスの流れる方向を左右に制御する。また、上下方向制御板24が軸24aを支点に動作することで、原料ガスの流れる方向を上下に制御する。
【0083】
これにより、上下、左右に原料ガスの流れる方向を制御できる。よって、基板3のサイズが大きくなっても、基板3の全面に原料ガスが供給でき、基板3上での膜厚分布を均一にできる。
【0084】
図6はインジェクターの変形例を示す説明図で、図6(a)はインジェクターの斜視図、図6(b)はインジェクターの断面図である。この例は、1枚の基板3に対向して多数のインジェクター18を設けたものであり、各インジェクター18に例えば複数枚の方向制御板2を設ける。そして各方向制御板2は、軸2aを支点に動作する。
【0085】
以上の構成では、インジェクター18を多数設けることで基板3に対して広範囲に原料ガスを供給でき、かつ、各インジェクター18に方向制御板2を設けることで原料ガスの流れる方向も制御できるので、基板3のサイズが大きくなっても、基板3の全面に原料ガスが供給でき、基板3上での膜厚分布を均一にできる。
【0086】
図7は第1の実施の形態の有機膜形成装置1に設けられる膜厚測定機構の一例を示す斜視図である。第1の実施の形態の有機膜形成装置1では、方向制御板2を設けたことで、基板3の位置が固定されていても、基板3の全面に原料ガスを供給して膜厚分布を向上させることができる。このため、基板3は基板ホルダ7に取り付けられ、膜形成チャンバー4内で位置が固定されている。
【0087】
そこで、基板3と対向する位置に膜厚測定手段として反射式の光学膜厚計25を備える。これにより、有機膜堆積工程中の基板3上に形成された有機膜3aの膜厚を直接測定できるという、いわゆるIN−SITUモニタが行える。
【0088】
すなわち、有機膜堆積工程では、原料ガス輸送管6のインジェクター18から放出された原料ガスが基板3に供給され、有機膜3aが形成されていくが、この工程中、光学膜厚計25の出力を監視し、所定の膜厚が得られたところで原料ガスの供給を停止する制御を行うことで、所望の膜厚の有機膜が得られる。なお、原料ガスの供給の停止は、流量コントローラ15あるいは図示しないバルブにより原料ガスの供給を停止することで行われる。
【0089】
このように、基板3の膜厚を直接測定しながら有機膜堆積工程を行うことで、各基板3で同じ厚みの有機膜を形成できることから、ロット間の膜厚再現精度が大幅に向上する。
【0090】
図8は膜厚制御の一例を示す説明図である。さて、図6に示すように、1枚の基板3に対して複数のインジェクター18を用いて有機膜を形成することで、サイズの大きな基板に有機膜を形成できる。そして、各インジェクター18と対応させて光学膜厚計25を設けることで、膜厚の均一性を向上させる。ここで、本例では各インジェクター18からの原料ガスの供給の有無を独立して切り替えられる構成が備えられているものとする。例えば、各インジェクター18毎に気化昇華室5を接続し、各気化昇華室5毎に流量コントローラ15−1〜nを備えた供給管14を接続するような構成とするとよい。
【0091】
以下に動作を説明すると、基板3上において、主にインジェクター18−1から放出された原料ガスで有機膜3aを形成している範囲の膜厚を光学膜厚計25−1で測定する。また、主にインジェクター18−nから放出された原料ガスで有機膜3aを形成している範囲の膜厚を光学膜厚計25−nで測定する。図示しないが、他の各インジェクター18に対しても、同様にそれぞれ光学膜厚計25で膜厚を測定する。
【0092】
そして、光学膜厚計25での実測膜厚<設計膜厚なら、原料ガスの供給を続ける。これに対して、光学膜厚計25での実測膜厚=設計膜厚なら、原料ガスの供給を停止する。この制御を各インジェクター毎に行うことで、非常にサイズの大きな基板であっても、膜厚の均一性が向上する。
【0093】
なお、光学膜厚計25では基板に対する光の入射角は90度としているが、光の入射角を45度としてもよい。この場合、反射光をビームスプリッタでp波とs波で分離して処理を行うことになるが、膜厚の測定精度は向上する。
【0094】
図9は第2の実施の形態の有機膜形成装置の全体構成図である。第2の実施の形態の有機膜形成装置31は、チャンバー32内を差圧発生手段を構成する多孔板33で仕切り、基板34へ供給する原料ガスの輸送を促進するものである。ここで、基板34とは、図12等で説明した透明ガラス基板102にITO透明電極を形成したもの、あるいは図示しないTFT基板等である。
【0095】
チャンバー32は内部を外気と遮断する例えば略筒状の容器であり、多孔板33で仕切られて膜形成室35と原料ガス室36が形成される。膜形成室35には、基板34の保持手段を構成する基板ホルダ37が設けられる。
【0096】
基板ホルダ37は、保持している基板34の冷却手段として、例えば、冷却管38から供給される冷却水を循環させる機構を有し、保持している基板34を裏面側から冷却する。
【0097】
原料ガス室36には、気化昇華手段を構成する気化昇華装置40が設けられる。気化昇華装置40は固相の有機原料を気化または昇華させて原料ガスを生成するもので、本実施の形態では2組の気化昇華装置40が設けられる。ここで、気化昇華装置40の数は2個に限るものではない。
【0098】
気化昇華装置40は例えば抵抗加熱法により粉末状の有機原料を気化または昇華させるもので、気化昇華装置40はボート形状の原料容器41と、原料容器41に通電する図示しない通電機構を備える。
【0099】
原料容器41は、高融点でかつ有機原料と反応しない例えばTa等の材質で作られる。原料容器41に通電すると抵抗となって発熱する。これにより原料容器41に有機原料42aを入れて通電すると、原料容器41が発熱することにより有機原料42aが間接的に加熱され、気化または昇華して原料ガスが発生する。
【0100】
原料容器41はキャリアガス導入手段を構成する混合管43に入れられる。混合管43は原料ガス室36内に設けられ、キャリアガス導入手段を構成するガス供給装置44と接続される。ガス供給装置44は、各種有機原料に対して例えば不活性なN等のガスが入れられたタンク45と、このタンク45と各混合管43のそれぞれの一方の端部を接続した複数の供給管46aと、各供給管46aとタンク45の間に設けられる調整バルブ47と、各供給管46aにそれぞれ設けられる圧力調整器48a、流量計48bおよび切替バルブ48cとを備える。
【0101】
調整バルブ47は、タンク45から各供給管46aへ供給するキャリアガスの流量を制御する。圧力調整器48aは、各供給管46aを流れるキャリアガスの圧力を制御する。流量計48bは、各供給管46aを流れるキャリアガスの流量を計測する。切り替えバルブ48cは、キャリアガスの供給の有無を切り換える。ここで、流量計48bの出力が調整バルブ47にフィードバックされ、例えば、混合管43内が所定の圧力となるようにキャリアガスの流量が制御される。
【0102】
混合管43の他方の端部は開口して放出口49が形成される。放出口49は原料ガス室36内に設けられ、気化昇華装置40で有機原料42aを気化あるいは昇華させて生成した原料ガスは、混合管43に供給されたキャリアガスにより放出口49から放出される。
【0103】
そして、気化昇華装置40を2組設けて、独立した雰囲気中で原料ガスを生成して基板34に輸送するので、例えば、一方の有機原料をドーピング原料に置き換えることで、有機原料とドーピング原料を基板34で反応させることができる。
【0104】
さて、抵抗加熱法を利用した気化昇華装置40は、固相の有機原料を気化または昇華させる場合に使用する。これに対して、気化昇華手段として、液相の有機原料を気化する気化装置50を付加してもよい。
【0105】
気化装置50は、液相の有機原料42bが入れられる原料槽51を備える。この原料槽51は、密封できる容器である。そして、この原料槽51に供給管46bと原料ガス輸送管52が接続される。供給管46bは、原料槽51内の有機原料42bに届く高さに放出口53が設けられる。そして、供給管46bにも圧力調整器48a、流量計48bおよび切替バルブ48cが設けられる。
【0106】
原料ガス輸送管52は、原料槽51内の有機原料42bに届かない高さに吸入口54が設けられ、放出口55は、原料ガス室36内に設けられる。これにより、供給管46bから供給されるキャリアガスは気泡として有機原料42b内を通り、蒸気となった有機原料を原料ガス輸送管52で基板34へと輸送する。なお、このような機構をバブラーと称す。また、原料槽51の少なくとも有機原料42bが入れられる高さまでを液体56に浸す温度制御槽57を設け、図示しないヒータで液体56の温度を制御することで、原料槽51内の有機原料42bの温度を制御する。
【0107】
チャンバー32の周囲には加熱手段を構成する加熱冷却器58が設けられる。この加熱冷却器58は膜形成室35および原料ガス室36に対応して設けられ、膜形成室35の内部、原料ガス室36の内部および多孔板33の温度制御を行う。
【0108】
なお、図示しないが、各混合管43のそれぞれにヒータを設けて、原料ガスの温度制御を個別にできるようにしてもよい。また、供給管46a,46bのそれぞれにヒータを設けて、キャリアガスの温度制御を個別にできるようにしてもよい。
【0109】
チャンバー32の膜形成室35には排気管59が設けられ、この排気管59にトラップタンク60、スロットバルブ61および真空ポンプ62が取り付けられる。真空ポンプ62は膜形成室35内を排気して、該膜形成室35内の圧力を制御する。
【0110】
膜形成室35と原料ガス室36を仕切る多孔板33は、排気管59の径に比較して十分小さく、原料ガスの粒子より十分大きい微小穴33aが多数開けられており、真空ポンプ62で膜形成室35内を排気すると、原料ガス室36から膜形成室35への原料ガスの供給量と膜形成室35からの排気量に差が生じる。
【0111】
よって、混合管43あるいは原料ガス輸送管52から原料ガス室36内に原料ガスを供給すると、原料ガス室36内の圧力が上がり、真空ポンプ62で膜形成室35内を排気すると、膜形成室35内の圧力が下がる。これにより、原料ガス室36内の圧力をP1、膜形成室35内の圧力をP2とすると、P1>P2の関係が成立する。
【0112】
そして、膜形成室35と原料ガス室36のそれぞれに圧力計63,64を設け、各圧力計の出力をフィードバックして、P1>P2となるように、キャリアガスの流量を制御することで原料ガスの供給量が制御されるとともに、真空ポンプ62による排気量が制御される。この真空ポンプ62による排気量の制御は、例えばスロットバルブ61の開閉で制御される。なお、基板34上に吸着しなかった有機原料等はトラップタンク60で凝縮させ、スロットバルブ61や真空ポンプ62に到達しないようにしてある。
【0113】
ここで、膜形成室35に対して基板34を出し入れ自在とするため、例えば、チャンバー32に開閉部を設けた分割構造とし、この開閉部を閉じたときは気密性が保てるようにすることで、基板34の着脱ができるようにする。
【0114】
次に、本発明の有機膜形成方法の実施の形態を、上述した有機膜形成装置31の動作として説明する。本実施の形態の有機膜形成方法は、有機原料を気化または昇華させる気化昇華工程、キャリアガスの導入および原料ガスとの混合を行うキャリアガス導入工程、原料ガスを基板34上に輸送する原料ガス輸送工程、基板34上への有機膜堆積工程および排気工程で構成される。
【0115】
気化昇華工程では、気化昇華装置40において有機原料42aが入れられた原料容器41に通電し、原料容器41の抵抗発熱で有機原料42aを間接的に加熱して気化または昇華させて、原料ガスを生成する。また、気化装置50で原料槽51内の有機原料42bを加熱して蒸発させて、原料ガスを生成する。本実施の形態では、原料ガスの供給源が3種類設けられているが、これらは有機原料の種類等に応じて単独で使用されたり、組み合わせて使用される。
【0116】
そして、気化昇華工程では、原料容器41の温度や原料容器41への通電電流値が監視され、有機原料42aが気化または昇華する温度が保たれるように通電値等が制御される。また、原料槽51の温度等が監視され、有機原料42bが気化する温度が保たれるように制御される。
【0117】
キャリアガス導入工程では、タンク45のキャリアガスを必要に応じて各混合管43の両方、あるいはどちらか一方に送る。各供給管46aには調整バルブ47、圧力調整器48a、流量計48bそして切替バルブ48cが設けられており、混合管43に送るキャリアガスの圧力および流量が制御される。
【0118】
混合管43では圧力と流量が制御されたキャリアガスと原料ガスが混合し、放出口49から放出される。これにより、キャリアガスの供給の有無に応じて、各混合管43のいずれか一方あるいは両方から原料ガスが放出され、原料ガス室36内に充満する。
【0119】
また、タンク45のキャリアガスを原料槽51に供給すると、キャリアガスが気泡として有機原料42b内を通り、蒸気となった有機原料が原料ガス輸送管52から原料ガス室36に供給される。
【0120】
原料ガス室36は加熱冷却器58で加熱され、ガス化した有機原料が固化せず、かつ分解しないように恒温化されている。そして、原料ガス室36へと供給された原料ガスの加熱温度を、熱電対等を利用した図示しない温度計により監視し、PID温度制御による加熱冷却器58の制御により、厳密に原料ガス温度が定温制御される。
【0121】
原料ガス輸送工程では、原料ガス室36内の原料ガスが膜形成室35に輸送される。そして、原料ガスを膜形成室35に輸送するため、排気工程として、真空ポンプで膜形成質35内を排気する。真空ポンプ62で膜形成室35内を排気すると、原料ガス室36と膜形成室35の間を多孔板33で仕切っているので、原料ガス室36から膜形成室35への原料ガスの供給量と膜形成室35からの排気量に差を生じさせることができる。
【0122】
すなわち、原料ガス室36から多孔板33の微小穴33aを通過しての膜形成室35への原料ガスの供給量に対して、膜形成室35からの排気管59を通しての排気量が多くなるように真空ポンプ62で排気すると、原料ガス室36内の圧力P1>膜形成室35内の圧力P2となる。このように、P1>P2となると、ガスは圧力が高い方から低い方へ移動するので、原料ガス室36から膜形成室35への原料ガスの輸送が促進され、また、膜形成室35から原料ガス室36への逆流も生じることはない。よって、基板34への原料ガスの供給量が安定する。
【0123】
そして、圧力計63で膜形成室35内の圧力を測定するとともに、圧力計64で原料ガス室36内の圧力を測定して、P1>P2の関係が維持されるように膜形成室35および原料ガス室36の圧力が制御される。
【0124】
ここで、原料ガス室36の圧力を上げることでP1>P2の関係を維持する場合は、混合管43あるいは原料ガス輸送管52から原料ガス室36内に原料ガスを供給する。原料ガスを供給するためには、例えば、気化昇華装置40を使用している場合は、原料容器41に通電して原料ガスを生成するとともに、タンク45から混合管43にキャリアガスを供給することで、原料ガスを原料ガス室内に供給する。また、膜形成室35の圧力を下げることでP1>P2の関係を維持する場合は、真空ポンプ62による排気量を増やす。
【0125】
有機膜堆積工程では、原料ガス輸送工程で原料ガス室36から多孔板33を通過して膜形成室35へと輸送された原料ガスが基板34に吸着して有機膜を形成する。さて、原料ガス室36内の圧力P1>膜形成室35内の圧力P2として、原料ガス室36から膜形成室35へと原料ガスを輸送することで、原料ガス室36から膜形成室35への原料ガスの輸送が促進され、基板34への原料ガスの供給量が安定する。これにより、成膜速度が向上する。なお、基板ホルダ37に水冷によって基板34を冷却する機構を設けて、基板34を室温に保つようにする。これにより、基板34に吸着した有機原料は、高温のガスの状態から急速冷却されることで、非晶質または微結晶な良質な有機膜が形成される。
【0126】
排気工程では、膜形成室35を10Pa程度の低真空に保ちつつ、上述したように、原料ガス室36内の圧力P1>膜形成室35内の圧力P2の関係が得られるように、真空ポンプ62で排気を行う。この排気工程で、有機膜堆積工程で発生した残留ガスも排気される。
【0127】
以上説明したように、第2の実施の形態の有機膜形成装置では、チャンバー32内を多孔板33で仕切って原料ガス室36と膜形成室35を形成し、原料ガス室36内の圧力P1>膜形成室35内の圧力P2とできるようにしたので、原料ガス室36から膜形成室35への原料ガスの輸送が促進され、基板34へ原料ガスを安定して供給でき、成膜速度が向上する。
【0128】
図10は第2の実施の形態の有機膜形成装置の変形例を示す説明図で、図10(a)は要部側断面図、図10(b)は一部破断斜視図である。チャンバー32は多孔板33で仕切られて膜形成室35と原料ガス室36が形成される。膜形成室35には、基板34の保持手段を構成する基板ホルダ65が設けられる。
【0129】
基板ホルダ65は円板形状で、円周方向に複数枚、ここでは2枚の基板34が取り付けられる。また、基板ホルダ65は、保持している基板34の面と直交する水平方向に延在する軸66が設けられる。この軸66は中空構造で、外周面に図示しないギアが設けられる。そして、このギアに図示しない駆動機構と接続されたピニオンギア67がかみ合い、基板ホルダ65は軸66を中心に回転する。ここで、軸66はチャンバー32の外部から内部へと貫通する構造であるので、図示しないが磁気シールド等のシールド機構により、軸66を回転自在に支持するとともに、軸66を支持する部分での気密を保てるようにする。
【0130】
また、基板ホルダ65は保持している基板34の熱を吸収する構成を有し、軸66は内部に空気を循環させて基板ホルダ65を冷却する構成を有することで、空冷による基板の冷却手段が構成される。
【0131】
なお、その他の構成は、図9で説明した有機膜形成装置と同じものでよいが、基板ホルダ65に保持される各基板34に対応して原料ガスの放出口を設けることとしてもよい。
【0132】
すなわち、図9に示す混合管43のそれぞれに、2本の原料ガス輸送管68を接続し、この原料ガス輸送管68の放出口を、多孔板33を挟んで各基板34と対向する位置に設ける。また、図9に示す原料ガス輸送管52を分岐し、それぞれの放出口を多孔板33を挟んで各基板34と対向する位置に設ける。
【0133】
なお、各基板34毎に原料ガスの供給を行う場合は、各原料ガス輸送管の放出口と多孔板33との距離および基板34と多孔板33の距離は近づけた方が良い。
【0134】
以上の構成では、図示しない真空ポンプで膜形成室35の排気を行って、原料ガス室36内の圧力P1>膜形成室35内の圧力P2とすることで、原料ガス室36から膜形成室35への原料ガスの輸送が促進され、基板34へ原料ガスを安定して供給できる。このとき、基板ホルダ65を回転させることで、基板34の全面に原料ガスを供給でき、膜厚分布が向上する。また、基板ホルダ65を回転する構成としても、軸66を利用した空冷による基板冷却機構を供えることで、有機膜堆積工程における基板冷却が行える。
【0135】
図11は第2の実施の形態の有機膜形成装置の他の変形例を示す説明図で、図11(a)は要部側断面図、図11(b)は一部破断斜視図である。図11における有機膜形成装置は、図10で説明した構成において、多孔板33に排気管69を接続したものである。すなわち、多孔板33の中央に排気口70が設けられ、この排気口70に原料ガス室36側から排気管69が接続される。そして、排気管69を図示しない真空ポンプと接続することで、排気管69からも膜形成室35の排気が行える。なお、その他の構成は図10で説明した構成と同じとする。
【0136】
以上の構成では、図示しない真空ポンプで排気管59から膜形成室35の排気を行うとともに、排気管69からも膜形成室35の排気を行う。排気管69の排気口70は基板ホルダ65の中央部に対向しているので、膜形成室35内の排気ムラを抑えることができる。これにより、図11に示すように基板ホルダ65で複数の基板34を保持している場合に、各基板34へ均一に原料ガスを供給できる。また、図示しないが、サイズの大きな基板に成膜する場合、基板全面に均一に原料ガスを供給できる。よって、膜厚分布が向上する。
【0137】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、有機原料を気相の原料ガスに変化させて基板上へ供給する際に、原料ガスの流れる方向を変化させることで、基板の全面に原料ガスを供給することができる。これにより、基板内での膜厚分布が均一となり、良質な有機膜を形成できる。よって、基板の可動機構を用いる必要がなく、良質な有機膜を形成できる装置をコストを抑えて提供できる。
【0138】
また、本発明は、有機原料を気相の原料ガスに変化させて基板上へ供給する際に、原料ガスが供給される原料ガス室と基板が収納される膜形成室との間で膜形成室側の圧力を低くしているので、原料ガス室から膜形成室への原料ガスの輸送が促進される。これにより、膜形成室に安定して原料ガスが供給されるので、成膜速度が安定するとともに、成膜速度が向上し、良質な有機膜を形成できる。このように、成膜速度が安定すると、有機膜の均質性やドーピング原料の均質分散性が向上し、発光寿命が長い発光素子を製作できる。また、ドーパント型材料の発光波長の精度が向上した色純度の良い有機膜を形成できる。さらに、有機膜の欠陥が少ないので、低抵抗で消費電力の少ない発光素子を製作できる。
【0139】
これら本発明では、大画面で輝度ムラが少ない有機ELディスプレイ、高精細な有機ELディスプレイ、色純度に優れた有機ELディスプレイ等を製作できる。また、ディスプレイに限らす、色素増感型太陽光発電パネルや有機ELレーザ、有機ELダイオード等を製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態の有機膜形成装置の全体構成図である。
【図2】方向制御板の一例を示すインジェクターの斜視図である。
【図3】方向制御板の動作例を示す説明図である。
【図4】方向制御板の変形例を示す説明図である。
【図5】方向制御板の他の変形例を示す説明図である。
【図6】インジェクターの変形例を示す説明図である。
【図7】第1の実施の形態の有機膜形成装置に設けられる膜厚測定機構の一例を示す斜視図である。
【図8】膜厚制御の一例を示す説明図である。
【図9】第2の実施の形態の有機膜形成装置の全体構成図である。
【図10】第2の実施の形態の有機膜形成装置の変形例を示す説明図である。
【図11】第2の実施の形態の有機膜形成装置の他の変形例を示す説明図である。
【図12】有機EL素子の構造の一例を示す説明図である。
【図13】有機ELカラーディスプレイの概要を示す平面図である。
【図14】有機ELカラーディスプレイの要部斜視図である。
【図15】真空蒸着装置の基本構成を示す説明図である。
【図16】真空蒸着装置における膜厚測定法を示す説明図である。
【図17】マスクを使用した膜堆積工程の一例を示す断面図である。
【図18】従来の有機膜形成装置の説明図である。
【符号の説明】
1・・・有機膜形成装置、2・・・方向制御板、2a・・・軸、3・・・基板、3a・・・有機膜、4・・・膜形成チャンバー、5・・・気化昇華室、6・・・原料ガス輸送管、7・・・基板ホルダ、8・・・冷却管、9・・・圧力計、10・・・排気管、11・・・原料容器、12・・・有機原料、13・・・圧力計、14・・・供給管、15・・・流量コントローラ、16・・・タンク、17・・・ヒータ、18・・・インジェクター、19・・・ヒータ、20・・・方向制御板、20a・・・軸、20b・・・軸、21a・・・第1の方向制御板、21b・・・第2の方向制御板、22・・・方向制御板、23・・・左右方向制御板、23a・・・軸、24・・・上下方向制御板、24a・・・軸、25・・・光学膜厚計、31・・・有機膜形成装置、32・・・チャンバー、33・・・多孔板、33a・・・微小穴、34・・・基板、35・・・膜形成室、36・・・原料ガス室、37・・・基板ホルダ、38・・・冷却管、40・・・気化昇華装置、41・・・原料容器、42a・・・有機原料、42b・・・有機原料、43・・・混合管、44・・・ガス供給装置、45・・・タンク、46a・・・供給管、46b・・・供給管、47・・・調整バルブ、48a・・・圧力調整器、48b・・・流量計、48c・・・切替バルブ、49・・・放出口、50・・・気化装置、51・・・原料槽、52・・・原料ガス輸送管、53・・・放出口、54・・・吸入口、55・・・放出口、56・・・液体、57・・・温度制御槽、58・・・加熱冷却器、59・・・排気管、60・・・トラップタンク、61・・・スロットバルブ、62・・・真空ポンプ、63・・・圧力計、64・・・圧力計、65・・・基板ホルダ、66・・・軸、67・・・ピニオンギア、68・・・原料ガス輸送管、69・・・排気管、70・・・排気口
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic film forming apparatus and an organic film forming method for forming a thin film by transporting a raw material gas obtained by converting an organic raw material into a gaseous phase onto a substrate using a carrier gas. More specifically, a good organic film can be formed by controlling the flow of the source gas.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An organic EL (electroluminescence) element is a light-emitting material using an organic material for a light-emitting layer. This organic EL element is used as a light emitting material for various display devices such as a flat panel display used for a computer or a television receiver, a display of a mobile phone, and a display of a mobile terminal called PDA (Personal Digital Assistants). Further, it is used as a light emitting element such as a light emitting diode.
[0003]
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating an example of the structure of the organic EL element. The organic EL element 101 is obtained by sequentially laminating an ITO (Indium-Tin Oxide) transparent electrode 103, an organic film 104, and a back electrode 105 serving as a cathode on a transparent substrate 102 such as glass. The organic film 104 is formed by sequentially stacking a hole injection layer 104a, a hole transport layer 104b, a light emitting layer 104c, an electron transport layer 104d, and an electron injection layer 104e from the side of the ITO transparent electrode 103.
[0004]
When a voltage is applied between the ITO transparent electrode 103 and the back electrode 105, a positive charge (hole) is injected from the ITO transparent electrode 103, and a negative charge (electron) is injected from the back electrode 105. Moving. Then, electrons and holes are recombined with a certain probability in the light emitting layer 104c, and light having a predetermined wavelength is generated at the time of the recombination.
[0005]
Note that the organic film 104 has a structure in which the hole injection layer 104a and the hole transport layer 104b are formed in one layer, a structure in which the electron transport layer 104d and the electron injection layer 104e are formed in one layer, and a structure in which the light emitting layer 104c is formed. For example, the electron transport layer 104d and the electron injection layer 104e are formed as a single layer.
[0006]
FIG. 13 is a plan view showing an outline of an organic EL color display formed using such an organic EL element, and FIG. 14 is a perspective view of a main part of the organic EL color display. In the organic color display 106, an ITO transparent electrode 103 is formed on a transparent substrate 102 in a stripe shape. Further, the organic film 104 is formed in a stripe shape so as to be orthogonal to the ITO transparent electrode 103, and the back electrode 105 is formed on the organic film 104. The ITO transparent electrode 103, the organic film 104, and the back electrode 105 are arranged in a matrix. Deploy. As a result, the organic film 104 at the intersection of the ITO transparent electrode 103 to which the voltage is applied and the back electrode 105 emits light.
[0007]
Then, as the organic film 104, an organic film 104R that emits red (R) light, an organic film 104G that emits green light (G), and an organic film 104B that emits blue light (B) are arranged in order to form a pixel by RGB. Thus, color display becomes possible.
[0008]
Now, the formation of an organic film using a low molecular organic substance has conventionally used a vacuum deposition method. The vacuum evaporation method is a method in which a raw material is heated and evaporated in a high vacuum, and the raw material is adsorbed on a substrate facing an evaporation source to form a thin film.
[0009]
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a basic configuration of a vacuum evaporation apparatus that performs such a vacuum evaporation method. The chamber 107 is connected to an exhaust pump (not shown), and the interior of the chamber 107 can be evacuated to a high vacuum. Here, the degree of vacuum in the chamber 107 in the vacuum evaporation method is 10 -3 -10 -4 It is about Pa (Pascal).
[0010]
The evaporation source 108 is a heating source for evaporating a raw material, here, an organic raw material, and includes resistance heating, electron beam heating, infrared heating, high-frequency induction heating, and the like. Resistance heating is generally used for an organic film. As the resistance heating, the powdery organic raw material 110 is placed in an open container 109 called a boat, and the organic raw material 110 is indirectly heated by indirect heating of the organic raw material 110 due to the resistance heating of the open container 109 by energizing the open container 109. It evaporates or sublimates.
[0011]
A substrate 111 on which an organic film is formed (corresponding to the transparent substrate 102 on which the ITO transparent electrode 103 shown in FIG. 12 and the like is formed) is attached to a substrate holder 112 and arranged to face the evaporation source 108. The substrate holder 112 holds the plurality of substrates 111 inside a dome-shaped jig. Then, the evaporation source 108 is arranged on the central axis of the substrate holder 112 and revolves by a driving mechanism (not shown).
[0012]
When the organic material 110 is vaporized or sublimated by the evaporation source 108 under a high vacuum in the chamber 107, the organic raw material reaches the substrate 111 in a beam form. At this time, by revolving the substrate holder 112, the film thickness distribution and the temperature distribution are made uniform.
[0013]
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a film thickness measuring method in a vacuum evaporation apparatus. In the vacuum evaporation apparatus, the position of each substrate 111 during film deposition changes because the substrate holder 112 rotates. Therefore, a monitor glass 112a for thickness measurement is attached to the rotation center where the position does not change by the substrate holder 112, and the organic film formed on the monitor glass 112a is measured by the transmission type optical film thickness meter 113.
[0014]
When a color display shown in FIG. 13 or the like is formed, an organic film is formed using a mask. FIG. 17 is a sectional view showing an example of a film deposition process using a mask. The mask 114 has a stripe-shaped pattern 115. A magnet is used to bring the mask 114 into close contact with the substrate 111. That is, the mask 114 is made of a magnetic material, and a mechanism (not shown) for holding the substrate 111 is provided with a magnetized member 116 made of a permanent magnet or an electromagnet. Then, the substrate 111 is placed on the magnetized member 116, and the mask 114 is placed on the substrate 111, so that the mask 114 comes into close contact with the substrate 111 by the magnetic force of the magnetized member 116.
[0015]
Then, in order to form the R, G, and B organic films, the mask 114 is first mounted at a predetermined position to form the organic film 104R shown in FIG. 14, and then the mounting position of the mask 114 is shifted by 3 pitch. Then, the organic film 104B is formed by shifting the mounting position of the mask 114 by 1/3 pitch. In the vacuum evaporation apparatus shown in FIG. 15, the mask 114 is attached downward.
[0016]
The method for forming an organic film using the vacuum evaporation apparatus described above has the following problems. That is, the vacuum evaporation apparatus needs a mechanism for rotating the substrate holder 112 in order to move the position of the substrate 111, and has a problem of high cost. In addition, since the substrate holder 112 rotates, it is difficult to provide a cooling mechanism for the substrate.
[0017]
Since the organic raw material 110 has a property of being easily decomposed at a high temperature, if the substrate 111 cannot be cooled, the temperature of the substrate 111 rises due to the heat radiation at the time of heating the organic raw material 110 in the evaporation source 108, This leads to a problem of deteriorating the performance of the film.
[0018]
In the vacuum evaporation apparatus, the film formation rate is determined by the heating temperature of the raw material, here, the organic raw material 110. However, the organic raw material 110 is easily decomposed at a high temperature. 3 The upper limit of the heating temperature of (8-quinolinol aluminum complex) is as low as about 300 ° C. to 400 ° C., and the effect of heat radiation on the substrate 111 must be suppressed, so that the film forming rate cannot be increased. was there.
[0019]
Furthermore, when the RGB pixels are separately applied using the mask 114 shown in FIG. 17, the substrate 111 is rotated, so that the position of the mask 114 may be shifted due to vibration or the like, and there is a problem that the pixel accuracy is low.
[0020]
Further, since the substrate holder 112 has a dome shape and holds the substrate 111 inside, the incident angle of the organic raw material reaching the substrate 111 in a beam shape becomes oblique. Therefore, there is a problem that the edge of the pattern 115 of the mask 114 becomes a shadow, and the edge of the formed organic film is not sharp.
[0021]
Since the substrate 111 rotates, there is a problem that it is difficult to measure the film thickness of each substrate 111 during film formation.
[0022]
On the other hand, as a new organic film forming method different from the vacuum vapor deposition method, a method called organic vapor phase deposition method is disclosed in JP-A-2001-523768.
[0023]
FIG. 18 is an explanatory view of a conventional organic film forming apparatus using an organic vapor deposition method. The outline of the apparatus disclosed in JP-T-2001-523768 will be described below. The chamber 120 is, for example, a substantially cylindrical container that shields the inside from the outside air, and has a substrate holder 121 that holds the substrate 111 therein.
[0024]
Two pipes 122 are provided in the chamber 120. One end of each pipe 122 is open, and a raw material container 123 is provided near the opening. The raw material container 123 is provided with an energizing mechanism (not shown). When an organic raw material is put into the raw material container 123 and energized, the raw material container 123 generates resistance heat, thereby indirectly heating the organic raw material, and evaporating or sublimating to generate a raw material gas. I do.
[0025]
The other end of the pipe 122 is connected to the tank 124. Further, an adjusting valve 125, a pressure adjuster 126a, a flow meter 126b, and a switching valve 126c are provided in the middle of the pipe 122. The tank 124 contains N, which is inert to various organic raw materials. 2 A gas such as (nitrogen) is charged and supplied to the pipe 122 as a carrier gas whose pressure and flow rate are controlled.
[0026]
Thereby, the source gas generated by vaporizing or sublimating the organic source in the pipe 122 is sent into the chamber 120 using the carrier gas, and is adsorbed on the substrate 111 to form an organic film.
[0027]
The raw material container 123 contains a solid organic material, while the raw material tank 127 contains a liquid organic material 128. A pipe 122 connected to the tank 124 and a pipe 129 connected to the chamber 120 are connected to the raw material tank 127. The pipe 122 includes a pressure regulator 126a, a flow meter 126b, and a switching valve 126c.
[0028]
As a result, the carrier gas supplied from the pipe 122 passes through the organic raw material 128 as air bubbles, and sends the vaporized organic raw material into the chamber 120 via the pipe 129. Further, a temperature control tank 131 for immersing at least the height of the raw material tank 127 in which the organic raw material 128 is put in the liquid 130 is provided, and the temperature of the liquid 130 in the raw material tank 127 is controlled by controlling the temperature of the liquid 130 with a heater (not shown). Control the temperature. A heating / cooling device 132 is provided around the chamber 120. The heating / cooling device 132 controls the temperature inside the chamber 120.
[0029]
An exhaust pipe 133 is provided in the chamber 120, and a trap tank 134, a slot valve 135, and a vacuum pump 136 are attached to the exhaust pipe 133. The vacuum pump 136 exhausts the inside of the chamber 120 to make the inside of the chamber 120 vacuum. The slot valve 135 adjusts the pressure in the chamber 120. The output of a pressure gauge (not shown) attached to the chamber 120 is electrically fed back to the slot valve 135 so that the desired degree of vacuum is maintained in the chamber 120. Controlled. In addition, the organic raw materials and the like which are not adsorbed on the substrate 111 are condensed in the trap tank 134 so as not to reach the slot valve 135 and the vacuum pump 136.
[0030]
An organic vapor deposition method using such an apparatus is an organic film forming method in which a source gas is transported to a substrate under reduced pressure using a carrier gas, and the gas is condensed on the substrate to form a film. As a result, temperature control for vaporizing or sublimating the raw material and flow rate control of the carrier gas for feeding the raw material to the substrate, which cannot be performed by the conventional vacuum deposition method, can be performed independently. When forming a multi-component thin film by simultaneous vapor deposition of raw materials, the amounts of each component can be accurately controlled. Further, since the film is formed under reduced pressure, an organic film having a smooth surface can be formed.
[0031]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the organic vapor deposition method, the transport of the source gas is performed using the carrier gas, so that it takes a long time to transport the source gas to the substrate. This means that the time constant for controlling the film forming rate is larger than that of the vacuum deposition method. As a result, the controllability of the deposition rate is very poor. In addition, since the source gas cannot be supplied uniformly to the substrate, the thickness distribution varies.
[0032]
As described above, when the film forming rate is unstable and the film thickness distribution varies, there is a problem that the denseness of the organic film becomes inhomogeneous and a high quality organic film cannot be formed. For example, in a current injection type organic light emitting material, problems such as a decrease in light emission lifetime due to local current concentration and an increase in power consumption due to an increase in electric resistance of the organic film occur. Further, the color purity of light emission is also reduced. In addition, since the amount of the doping gas transported to the substrate varies depending on the film forming rate, there is a problem that the doping concentration in the organic film becomes non-uniform.
[0033]
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an organic film forming apparatus and an organic film forming method capable of forming a high-quality organic film.
[0034]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, an organic film forming apparatus according to the present invention includes an organic film forming apparatus for forming a thin film of an organic material on a substrate, wherein a chamber having a holding unit for holding the substrate, Vaporization sublimation means for generating a source gas by changing the source gas, carrier gas introduction means for mixing the source gas and the carrier gas, and a source material for transporting the source gas into the chamber by the carrier gas and releasing the source gas toward the substrate The apparatus includes a gas transport unit, a direction control unit that is provided to face a substrate in a chamber and changes a flow direction of a source gas toward the substrate, and an exhaust unit that exhausts the chamber.
[0035]
In the organic film forming apparatus according to the present invention, the raw material gas is generated by changing the organic raw material into a gas phase by the vaporization sublimation means. A gas which becomes a carrier gas by the carrier gas introducing means, for example, N 2 2 , Ar (argon), He (helium), H 2 (Hydrogen), ammonia, methane, and the like are mixed, and the source gas is transported to the chamber by the source gas transport means using the carrier gas.
[0036]
At this time, by changing the direction in which the source gas flows toward the substrate by the direction control means, the source gas can be supplied to the entire surface of the substrate. As a result, the film thickness distribution in the substrate becomes uniform, and a high-quality organic film can be formed.
[0037]
Further, the organic film forming apparatus according to the present invention is an organic film forming apparatus for forming a thin film of an organic substance on a substrate, wherein a chamber for accommodating the substrate and a vaporization for generating a raw material gas by changing an organic raw material into a gas phase. Sublimation means, carrier gas introduction means for mixing the source gas and the carrier gas, source gas transport means for transporting the source gas into the chamber by the carrier gas, and source gas supplied to the chamber by the source gas transport means A differential pressure generating means for forming a source gas chamber and a film forming chamber in which a substrate is housed, and for generating a pressure difference between the source gas chamber and the film forming chamber where the pressure on the film forming chamber side is reduced; Exhaust means for exhausting the formation chamber.
[0038]
In the organic film forming apparatus according to the present invention, the raw material gas is generated by changing the organic raw material into a gas phase by the vaporization sublimation means. The raw material gas is mixed with a carrier gas by a carrier gas introducing means, and the raw material gas is transported by the raw material gas transporting means by the carrier gas.
[0039]
At this time, a pressure difference is generated between the source gas chamber in which the source gas is supplied by the source gas transport unit and the film forming chamber in which the substrate is stored, and the pressure on the film forming chamber side is reduced by the differential pressure generating unit. Therefore, the transport of the source gas from the source gas chamber to the film forming chamber is promoted. Thus, the source gas is stably supplied to the film forming chamber, so that the film forming rate is stable and a high quality organic film can be formed.
[0040]
The organic film forming method according to the present invention is the organic film forming method of forming an organic thin film on a substrate, wherein a vaporization sublimation step of changing an organic raw material into a gaseous raw material gas, and mixing the raw material gas and a carrier gas A carrier gas introduction step, a source gas transport step of transporting the source gas onto the substrate by the carrier gas, and an organic film deposition step of forming an organic film on the substrate in a chamber under reduced pressure capable of controlling the flow of the source gas. And evacuation of the chamber. In the organic film deposition step, the organic film is formed while changing the flow direction of the source gas toward the substrate at least in one direction along the surface of the substrate. .
[0041]
In the method of forming an organic film according to the present invention, the organic raw material is changed into a gaseous raw material gas, and a gas serving as a carrier gas, for example, N 2 2 , Ar, He, H 2 , Ammonia, methane and the like are mixed and supplied onto the substrate. At this time, since the organic film is formed while changing the flow of the source gas toward the substrate in one direction, the film thickness distribution in the substrate becomes uniform, and a high-quality organic film can be formed.
[0042]
Further, the organic film forming method according to the present invention is the organic film forming method of forming an organic thin film on a substrate, wherein a vaporization sublimation step of changing an organic raw material into a gaseous raw material gas; A source gas transporting step of mixing a carrier gas, a source gas transporting step of transporting the source gas onto the substrate by the carrier gas, an organic film deposition step of forming an organic film on the substrate, and an exhausting step. Is performed between a source gas chamber that fills the source gas and a film formation chamber that houses the substrate, and the pressure of the film formation chamber is reduced from the source gas chamber, so that the source gas flows from the source gas chamber to the film formation chamber. Is to transport.
[0043]
In the method of forming an organic film according to the present invention, the organic raw material is changed to a gaseous raw material gas, and a carrier gas is mixed with the raw material gas and supplied onto the substrate. At this time, the pressure on the film formation chamber side is reduced between the source gas chamber where the source gas is supplied and the film formation chamber in which the substrate is stored, so that the source gas is transported from the source gas chamber to the film formation chamber. Is promoted. Thus, the source gas is stably supplied to the film forming chamber, so that the film forming rate is stable and a high quality organic film can be formed.
[0044]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an organic film forming apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of the organic film forming apparatus according to the first embodiment. In the organic film forming apparatus 1 of the first embodiment, when transporting a vapor-phase organic raw material using a carrier gas, the direction of the raw material gas is changed by a direction control plate 2 constituting a direction control means. Thus, the organic raw material can be supplied to the entire surface of the fixed substrate 3 to improve the film thickness distribution in the substrate 3. Here, the substrate 3 is a substrate in which an ITO transparent electrode is formed on the transparent glass substrate 102 described in FIG. 12 and the like, or a TFT (Thin Film Transistor) substrate (not shown).
[0045]
The organic film forming apparatus 1 includes a film forming chamber 4 for accommodating a substrate 3, a vaporizing sublimation chamber 5 for vaporizing or sublimating an organic raw material, and a raw material gas transport pipe 6 connecting the vaporizing sublimation chamber 5 and the film forming chamber 4.
[0046]
A substrate holder 7 for holding the substrate 3 is provided in the film forming chamber 4. The substrate holder 7 has a mechanism for circulating, for example, cooling water supplied from a cooling pipe 8 as a cooling means, and cools the held substrate 3 from the back side. Here, the substrate 3 is held vertically in the film forming chamber 4. When manufacturing a light emitting material used for a color display, a mask 114 shown in FIG. 17 is attached to the organic film forming surface of the substrate 3. For this purpose, means for holding the mask 114 on the substrate holder 7, for example, a magnetized member is provided.
[0047]
A pressure gauge 9 and an exhaust pipe 10 are provided in the film forming chamber 4. A vacuum pump (not shown) constituting exhaust means is connected to the exhaust pipe 10, and the output of the pressure gauge 9 is fed back to control the pressure in the film forming chamber 4 to maintain a predetermined low vacuum.
[0048]
Here, although not shown, a heater and a thermometer constituting a heating means are provided in the film forming chamber 4 so that the temperature in the film forming chamber 4 is maintained at such a temperature that the organic raw material before being adsorbed on the substrate 3 is not solidified. May be controlled.
[0049]
In order to allow the substrate 3 to be taken in and out of the film forming chamber 4, the film forming chamber 4 has, for example, a divided structure having an open / close structure, and when closed, the confidentiality is maintained.
[0050]
The vaporization sublimation chamber 5 constitutes vaporization sublimation means and vaporizes or sublimates an organic raw material by, for example, a resistance heating method, and includes a boat-shaped raw material container 11 in a container such as a chamber that can be isolated from outside air. . An unillustrated energizing mechanism for energizing the raw material container 11 is provided.
[0051]
The raw material container 11 is made of a material such as Ta (tantalum) which has a high melting point and does not react with the organic raw material. When power is supplied to the raw material container 11, the raw material container 11 becomes a resistor and generates heat. Thus, when the solid phase (powder) organic raw material 12 is put into the raw material container 11 and energized, the raw material container 11 generates heat, whereby the organic raw material 12 is indirectly heated and vaporized or sublimated. Thereby, H 2 O or O 2 The inside of the vaporization sublimation chamber 5, which is completely isolated from substances that alter the organic raw material, such as the organic raw material, is filled with the gas of the organic raw material.
[0052]
A pressure gauge 13 is provided in the vaporization sublimation chamber 5. When the amount of the organic raw material 12 decreases in the vaporization sublimation chamber 5, the pressure in the vaporization sublimation chamber 5 decreases. For this reason, the organic raw material 12 is depleted by providing a pressure gauge 13 in the vaporization sublimation chamber 5, measuring the pressure in the vaporization sublimation chamber 5, and issuing a raw material replenishment instruction when detecting a decrease in pressure. So that they can be refilled before
[0053]
The vaporization sublimation chamber 5 is provided with a thermocouple (not shown) for measuring the temperature of the raw material container 11 in order to control the heating temperature of the organic raw material 12. Further, an ammeter (not shown) for measuring a current value when energizing the raw material container 11 is provided. Thereby, the temperature of the raw material container 11 and the value of the current supplied to the raw material container 11 are monitored, and control is performed so that the temperature at which the organic raw material 12 evaporates or sublimes is maintained. In addition, by measuring the pressure and the temperature of the vaporization sublimation chamber 5, the control is performed such that the vaporization or sublimation amount of the organic raw material 12 is kept constant.
[0054]
Here, in the present embodiment, two independent vaporization sublimation chambers 5 are provided. A supply pipe 14 is connected to each of the vaporization sublimation chambers 5. Each supply pipe 14 is provided with a flow controller 15. Each supply pipe 14 is connected to a tank 16. The tank 16 is used as a carrier gas. 2 And a gas such as Ar. Then, the flow rate of the carrier gas sent to the vaporization sublimation chamber 5 is independently controlled by the flow rate controller 15. The above-described vaporization sublimation chamber 5 and a mechanism for supplying a carrier gas to the vaporization sublimation chamber 5 constitute a carrier gas introduction unit.
[0055]
Downstream from the flow controller 15 of each supply pipe 14, a heater 17 constituting a heating means is provided. A thermometer (not shown) is provided in each supply pipe 14, and the heater 17 is controlled so that the temperature of the carrier gas sent from the supply pipe 14 to the vaporization sublimation chamber 5 is maintained at a temperature at which the organic raw material does not solidify.
[0056]
A source gas transport pipe 6 constituting source gas transport means is connected to each vaporization sublimation chamber 5. The source gas transport pipe 6 is also connected to the film forming chamber 4, and an injector 18 is provided at an end of the source gas transport pipe 6 inside the film forming chamber 4 at a position facing the substrate 3. Then, the direction control plate 2 is provided on the injector 18.
[0057]
FIG. 2 is a perspective view of the injector 18 showing an example of the direction control plate 2. The injector 18 has, for example, a pipe shape, and a plurality of, for example, three, direction control plates 2 are attached to an open discharge port. Each direction control plate 2 has a plate shape, is rotatable about a shaft 2a, and changes the direction in which the raw material gas discharged from the injector 18 flows. The shaft 2a of each direction control plate 2 is connected to driving means (not shown), and each direction control plate 2 moves by receiving a driving force. Here, the direction control plate 2 shown in FIGS. 1 and 2 has a horizontal axis 2a and swings up and down, but the direction control plate has a vertical axis and swings left and right. May be.
[0058]
Returning to FIG. 1, the source gas transport pipe 6 is provided with a heater 19 constituting a heating means, and heats the direction control plate 2 and the source gas to be transported. The source gas transport pipe 6 is provided with a thermometer (not shown), and a heater is provided so that the temperature of the source gas transported through the source gas transport pipe 6 and the temperature of the direction control plate 2 maintain the temperature at which the organic source does not solidify. 19 is controlled. A thermometer using a thermocouple may be provided on the direction control plate 2 so that the temperature of the direction control plate 2 can be directly measured.
[0059]
Next, an embodiment of the organic film forming method of the present invention will be described as an operation of the above-described organic film forming apparatus 1. The organic film forming method according to the present embodiment includes a vaporization sublimation step of vaporizing or sublimating an organic raw material, a carrier gas introducing step of introducing a carrier gas for transportation, a raw gas transporting step of transporting the raw material gas onto the substrate 3, 3 comprises an organic film deposition step and an exhaust step.
[0060]
The vaporization sublimation step is performed in the vaporization sublimation chamber 5. In the vaporization sublimation step, a current is supplied to the raw material container 11 in which the organic raw material 12 is placed, and the organic raw material 12 is indirectly heated and vaporized or sublimated by the resistance heating of the raw material container 11 to generate a raw material gas.
[0061]
Thereby, H 2 O or O 2 The inside of the vaporization sublimation chamber 5, which is completely isolated from substances that alter the organic raw material such as the above, is filled with the raw material gas. In the vaporization sublimation step, the temperature of the raw material container 11 and the value of the current supplied to the raw material container 11 are monitored, and the organic raw material 12 is controlled to keep the amount of vaporization or sublimation constant. Further, the pressure in the vaporization sublimation chamber 5 is monitored by the pressure gauge 13, and when a decrease in pressure is detected, control is performed so as to issue an instruction to replenish the raw material.
[0062]
The carrier gas introduction step is performed in the vaporization sublimation chamber 5. In this carrier gas introduction step, dilution of the source gas and introduction of the carrier gas are performed. That is, the flow rate of the carrier gas in the tank 16 is controlled by the flow rate controller 15 and is sent from the supply pipe 14 into the vaporization sublimation chamber 5. Then, the carrier gas and the source gas sent into the vaporization sublimation chamber 5 are mixed, and the source gas is sent to the source gas transport pipe 6 by the carrier gas.
[0063]
Here, in the carrier gas introducing step, the temperature of the carrier gas and the raw material gas is controlled by heating the supply pipe 14 with the heater 17 in order to avoid the solidification of the organic raw material due to the temperature decrease of the raw material gas in the vaporization sublimation chamber 5. I do. Further, the flow rate controller 15 controls the supply amount of the carrier gas to be constant. As described above, the amount of the carrier gas supplied to the vaporization sublimation chamber 5 is kept constant, and the amount of the organic material 12 vaporized or sublimated in the vaporization sublimation chamber 5 is kept constant. Can be kept constant. Thus, by monitoring the pressure in the vaporization sublimation chamber 5 as described above in the vaporization sublimation step, a decrease in the organic raw material 12 can be detected as a decrease in pressure, and replenishment can be performed before the organic raw material 12 is depleted. .
[0064]
The source gas transport step is performed in the source gas transport pipe 6. In the source gas transport step, the source gas mixed with the carrier gas in the carrier gas introduction step is transported through the source gas transport pipe 6 by the carrier gas. Then, the source gas transported by the carrier gas through the source gas supply pipe 6 is discharged from the injector 18 into the film forming chamber 4.
[0065]
In this source gas transporting step, if the flow rate of the carrier gas is increased in the above-described carrier gas introducing step, the amount of the source gas to be transported can be increased. This makes it possible to increase the amount of the source gas supplied to the substrate 3 and improve the film formation rate on the substrate 3, and to greatly improve the film formation rate as compared with the vacuum evaporation method. it can.
[0066]
In the raw material gas transporting step, the temperature of the raw material gas is controlled by heating the raw material gas transport tube 6 by the heater 19 in order to avoid solidification of the organic raw material due to a decrease in the temperature of the raw material gas in the raw material gas transport tube 6.
[0067]
The organic film deposition step is performed in the film forming chamber 4. In the organic film deposition step, the source gas transported through the source gas transport pipe 6 in the above-described source gas transport step and released from the injector 18 is adsorbed on the substrate 3 to form an organic film.
[0068]
Here, since the injector 18 is provided with the direction control plate 2, the direction in which the raw material gas discharged from the injector 18 flows is controlled by moving the direction control plate 2.
[0069]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an operation example of the direction control plate 2. When three directional control plates 2 are provided in the injector 18, each directional control plate 2 rotates around the shaft 2a. Then, as shown in FIG. 3 (a), when the respective direction control plates 2 operate in the same direction in conjunction with each other, the respective direction control plates 2 receive a driving force from a driving unit (not shown) and move from the position indicated by the solid line. By moving in the same direction to the position indicated by the two-dot chain line, the flow of the source gas discharged from the injector 18 is swung up and down in one direction, here. Thus, even when the position of the substrate 3 is fixed, the source gas can be supplied to the entire surface of the substrate 3 and the film thickness distribution on the substrate 3 can be made uniform.
[0070]
Also, as shown in FIG. 3B, when the respective directional control plates 2 operate independently, the directional control plates 2 at both ends move from the position indicated by the solid line to the position indicated by the two-dot chain line at the center. By moving toward and away from 2, the flow of the source gas discharged from the injector 18 is also swung up and down. Thus, the source gas is supplied to the entire surface of the substrate 3 so that the film thickness distribution can be made uniform.
[0071]
The source gas has a temperature of, for example, about 250 ° C. in order to keep the organic source in a gaseous state. Therefore, the temperature of the substrate 3 to which the source gas is supplied rises. Therefore, in the organic film deposition step, cooling water is supplied to the substrate holder 7 through the cooling pipe 8 so as to control the temperature of the substrate 3 so as to maintain the temperature at about room temperature. In order to efficiently cool the substrate 3, an electrode (not shown) for obtaining a Peltier effect may be provided on the substrate holder 7, and the heat absorbed by the electrode from the substrate 3 may be cooled by the cooling pipe 8. .
[0072]
As described above, since the organic film can be formed while maintaining the temperature of the substrate 3 at around room temperature, the organic raw material adsorbed on the substrate 3 is rapidly cooled from a high-temperature gas state to be amorphous or amorphous. A high quality microcrystalline organic film is formed. Thereby, it is possible to prevent the deterioration of the electric characteristics and the deterioration of the optical characteristics due to the crystallization of a part or all of the organic film deposited on the substrate 3. Further, since the temperature of the substrate 3 can be kept at about room temperature, it is possible to use a heat-sensitive plastic substrate as the substrate 3. Therefore, in the organic film forming apparatus 1 according to the present embodiment, it is possible to manufacture an organic EL light emitting element constituting a flexible display.
[0073]
Here, when manufacturing a light emitting material used for a color display, a mask 114 shown in FIG. 17 is attached to the organic film forming surface of the substrate 3 in an organic film deposition step. In the organic film forming apparatus 1 shown in FIG. 1, the position of the substrate 3 is fixed and does not move during the organic film deposition process. There is no deviation. Further, since the film is formed by changing the flow of the source gas by the direction control plate 2, the incident angle of the source gas with respect to the substrate 3 becomes variable. Therefore, the source gas is also supplied to the vicinity of the edge of the mask 114, so that an organic film having a predetermined size can be formed. Therefore, the film thickness distribution in each pixel becomes uniform.
[0074]
The evacuation step is performed in the film formation chamber 4. In the evacuation process, prior to each of the above-described processes, the film forming chamber 4 in which the substrate 3 is housed can control the flow of the source gas 10. 2 -10 3 Maintain a low vacuum of about Pa. Further, the residual gas generated in the organic film deposition step is exhausted. In this evacuation step, the evacuation speed is controlled to be constant to prevent the pressure in the film formation chamber 4 from changing suddenly.
[0075]
As described above, in the organic film forming apparatus according to the first embodiment, the direction control plate 2 is provided on the injector 18 of the source gas transport pipe 6 to control the direction in which the source gas flows. The source gas can be supplied to the entire surface of the substrate 3 without moving the substrate 3, and the film thickness distribution in the substrate 3 can be made uniform.
[0076]
FIG. 4 is an explanatory view showing a modification of the direction control plate. FIG. 4A is a cross-sectional view of the injector 18, and FIG. 4B is a perspective view of the direction control plate 20. The direction control plate 20 has a plate shape, and one end is rotatably attached to the injector 18 of the source gas transport pipe 6 around the shaft 20a. The other end of the direction control plate 20 is divided into two, and a first direction control plate 21a and a second direction control plate 21b are provided. At least one of the first direction control plate 21a and the second direction control plate 21b is configured to be operable independently of the direction control plate 20 main body. For example, the first direction control plate 21a is configured to be rotatable with respect to the direction control plate 20 around the shaft 20b.
[0077]
With such a configuration, the direction control plate 20 can make the angle of the first direction control plate 21a different from that of the second direction control plate 21b. The shaft 20a of each direction control plate 20 is connected to a drive source (not shown), and each direction control plate 20 receives a driving force and moves in the same direction, for example, in conjunction with each other.
[0078]
In the above configuration, the direction in which the raw material gas discharged from the injector 18 flows is controlled by the direction control plate 20. The direction control plate 20 is provided with the first direction control plate 21a whose angle can be adjusted independently. Therefore, the flow direction of the source gas can be more finely controlled.
[0079]
FIG. 5 is an explanatory view showing another modification of the direction control plate. FIG. 5A is a sectional view of the injector 18, and FIG. 5B is a perspective view of the injector 18. The direction control plate 22 includes a left-right direction control plate 23 and a vertical direction control plate 24. The two left and right direction control plates 23 are arranged to face each other and are connected by a connecting member 25. The two left and right direction control plates 23 are rotatably mounted on the injector 18 of the source gas transport pipe 6 around a shaft 23a and operate integrally.
[0080]
A plurality of, here three, vertical control plates 24 are provided between the two horizontal control plates 23. Each vertical control plate 24 is rotatably mounted between the left and right control plates 23 about a shaft 24a.
[0081]
The shaft 23a of the left-right control plate 23 is connected to a drive source (not shown), and the left-right control plate 23 moves by receiving a driving force. The shaft 24a of each vertical control plate 24 is connected to a drive source (not shown), and each vertical control plate 24 receives a driving force and moves in the same direction, for example, in conjunction with each other.
[0082]
In the above configuration, the direction in which the raw material gas discharged from the injector 18 flows is controlled left and right by operating the left-right direction control plate 23 about the shaft 23a. Further, the vertical direction control plate 24 operates with the shaft 24a as a fulcrum, thereby controlling the direction in which the source gas flows up and down.
[0083]
Thereby, the flowing direction of the raw material gas can be controlled vertically and horizontally. Therefore, even if the size of the substrate 3 becomes large, the source gas can be supplied to the entire surface of the substrate 3 and the film thickness distribution on the substrate 3 can be made uniform.
[0084]
FIG. 6 is an explanatory view showing a modified example of the injector. FIG. 6A is a perspective view of the injector, and FIG. 6B is a sectional view of the injector. In this example, a number of injectors 18 are provided to face one substrate 3, and for example, a plurality of direction control plates 2 are provided in each injector 18. Each direction control plate 2 operates with the shaft 2a as a fulcrum.
[0085]
In the above configuration, the source gas can be supplied to the substrate 3 in a wide range by providing a large number of the injectors 18 and the direction in which the source gas flows can be controlled by providing the direction control plate 2 to each injector 18. Even if the size of the substrate 3 becomes large, the source gas can be supplied to the entire surface of the substrate 3 and the film thickness distribution on the substrate 3 can be made uniform.
[0086]
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a film thickness measuring mechanism provided in the organic film forming apparatus 1 according to the first embodiment. In the organic film forming apparatus 1 according to the first embodiment, by providing the direction control plate 2, even when the position of the substrate 3 is fixed, the source gas is supplied to the entire surface of the substrate 3 to reduce the film thickness distribution. Can be improved. For this reason, the substrate 3 is attached to the substrate holder 7 and the position is fixed in the film forming chamber 4.
[0087]
Therefore, a reflection type optical film thickness meter 25 is provided as a film thickness measuring means at a position facing the substrate 3. This enables a so-called IN-SITU monitor in which the thickness of the organic film 3a formed on the substrate 3 during the organic film deposition step can be directly measured.
[0088]
That is, in the organic film deposition step, the source gas discharged from the injector 18 of the source gas transport pipe 6 is supplied to the substrate 3 to form the organic film 3a. Is monitored, and the supply of the source gas is stopped when a predetermined film thickness is obtained, whereby an organic film having a desired film thickness can be obtained. The supply of the source gas is stopped by stopping the supply of the source gas by the flow controller 15 or a valve (not shown).
[0089]
As described above, by performing the organic film deposition step while directly measuring the film thickness of the substrate 3, an organic film having the same thickness can be formed on each substrate 3, so that the film thickness reproducibility between lots is greatly improved.
[0090]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of film thickness control. Now, as shown in FIG. 6, by forming an organic film on a single substrate 3 using a plurality of injectors 18, an organic film can be formed on a large-sized substrate. By providing the optical film thickness meter 25 corresponding to each injector 18, the uniformity of the film thickness is improved. Here, in this example, it is assumed that a configuration is provided in which the presence or absence of the supply of the source gas from each injector 18 can be switched independently. For example, the configuration may be such that the vaporization sublimation chamber 5 is connected to each injector 18 and the supply pipe 14 having the flow rate controllers 15-1 to 15-n is connected to each vaporization sublimation chamber 5.
[0091]
The operation will be described below. On the substrate 3, a film thickness in a range where the organic film 3a is mainly formed by the raw material gas discharged from the injector 18-1 is measured by the optical thickness meter 25-1. The thickness of the organic film 3a in the range where the organic film 3a is mainly formed by the source gas released from the injector 18-n is measured by the optical thickness meter 25-n. Although not shown, the film thickness of each of the other injectors 18 is similarly measured by the optical film thickness meter 25.
[0092]
If the measured film thickness by the optical film thickness meter 25 <the design film thickness, the supply of the source gas is continued. On the other hand, if the measured film thickness by the optical film thickness meter 25 = the design film thickness, the supply of the source gas is stopped. By performing this control for each injector, the uniformity of the film thickness is improved even for a very large substrate.
[0093]
In the optical film thickness meter 25, the incident angle of light on the substrate is 90 degrees, but the incident angle of light may be 45 degrees. In this case, the reflected light is separated into p-waves and s-waves by the beam splitter for processing, but the measurement accuracy of the film thickness is improved.
[0094]
FIG. 9 is an overall configuration diagram of an organic film forming apparatus according to the second embodiment. In the organic film forming apparatus 31 according to the second embodiment, the inside of the chamber 32 is partitioned by a perforated plate 33 constituting a pressure difference generating means, and the transport of the raw material gas supplied to the substrate 34 is promoted. Here, the substrate 34 is a substrate obtained by forming an ITO transparent electrode on the transparent glass substrate 102 described with reference to FIG. 12 or the like, or a TFT substrate (not shown).
[0095]
The chamber 32 is, for example, a substantially cylindrical container that shields the inside from the outside air, and is partitioned by a perforated plate 33 to form a film forming chamber 35 and a source gas chamber 36. The film forming chamber 35 is provided with a substrate holder 37 constituting a holding means for the substrate 34.
[0096]
The substrate holder 37 has, for example, a mechanism for circulating cooling water supplied from a cooling pipe 38 as a cooling unit of the held substrate 34, and cools the held substrate 34 from the back side.
[0097]
The source gas chamber 36 is provided with a vaporization sublimation device 40 constituting a vaporization sublimation unit. The vaporization sublimation apparatus 40 vaporizes or sublimates a solid organic material to generate a raw material gas. In the present embodiment, two sets of vaporization sublimation apparatuses 40 are provided. Here, the number of the vaporization sublimation devices 40 is not limited to two.
[0098]
The vaporization sublimation apparatus 40 vaporizes or sublimates a powdery organic raw material by, for example, a resistance heating method. The vaporization sublimation apparatus 40 includes a boat-shaped raw material container 41 and an energizing mechanism (not shown) for energizing the raw material container 41.
[0099]
The raw material container 41 is made of a material such as Ta, which has a high melting point and does not react with the organic raw material. When power is supplied to the raw material container 41, it becomes a resistor and generates heat. Accordingly, when the organic material 42a is put into the material container 41 and energized, the organic material 42a is indirectly heated by the heat generation of the material container 41 and is vaporized or sublimated to generate a material gas.
[0100]
The raw material container 41 is placed in a mixing tube 43 constituting a carrier gas introducing means. The mixing pipe 43 is provided in the source gas chamber 36 and is connected to a gas supply device 44 constituting a carrier gas introduction unit. The gas supply device 44 is, for example, an inert N 2 , A plurality of supply pipes 46a connecting the tank 45 and one end of each mixing pipe 43, and an adjustment valve provided between each supply pipe 46a and the tank 45. 47, a pressure regulator 48a, a flow meter 48b, and a switching valve 48c provided in each supply pipe 46a.
[0101]
The adjustment valve 47 controls the flow rate of the carrier gas supplied from the tank 45 to each supply pipe 46a. The pressure regulator 48a controls the pressure of the carrier gas flowing through each supply pipe 46a. The flow meter 48b measures the flow rate of the carrier gas flowing through each supply pipe 46a. The switching valve 48c switches the supply of the carrier gas. Here, the output of the flow meter 48b is fed back to the adjustment valve 47, and for example, the flow rate of the carrier gas is controlled so that the inside of the mixing pipe 43 has a predetermined pressure.
[0102]
The other end of the mixing tube 43 is opened to form a discharge port 49. The discharge port 49 is provided in the raw material gas chamber 36, and the raw material gas generated by vaporizing or sublimating the organic raw material 42 a by the vaporization sublimation device 40 is discharged from the discharge port 49 by the carrier gas supplied to the mixing pipe 43. .
[0103]
Then, two sets of the vaporization sublimation devices 40 are provided, and a source gas is generated in an independent atmosphere and transported to the substrate 34. For example, by replacing one organic source with a doping source, the organic source and the doping source are converted. The reaction can be performed on the substrate 34.
[0104]
The vaporization sublimation device 40 using the resistance heating method is used when vaporizing or sublimating a solid organic material. On the other hand, a vaporizer 50 for vaporizing a liquid-phase organic raw material may be added as a vaporization sublimation unit.
[0105]
The vaporizer 50 includes a raw material tank 51 in which a liquid-phase organic raw material 42b is stored. The raw material tank 51 is a container that can be sealed. The supply pipe 46b and the raw material gas transport pipe 52 are connected to the raw material tank 51. The supply pipe 46b is provided with a discharge port 53 at a height reaching the organic raw material 42b in the raw material tank 51. The supply pipe 46b is also provided with a pressure regulator 48a, a flow meter 48b, and a switching valve 48c.
[0106]
The raw material gas transport pipe 52 is provided with a suction port 54 at a height that does not reach the organic raw material 42 b in the raw material tank 51, and a discharge port 55 is provided in the raw material gas chamber 36. Thereby, the carrier gas supplied from the supply pipe 46b passes through the organic raw material 42b as bubbles, and the vaporized organic raw material is transported to the substrate 34 by the raw material gas transport pipe 52. In addition, such a mechanism is called a bubbler. Further, a temperature control tank 57 for immersing at least the height of the raw material tank 51 at which the organic raw material 42b is put in the liquid 56 is provided, and the temperature of the liquid 56 is controlled by a heater (not shown). Control the temperature.
[0107]
A heating / cooling device 58 constituting heating means is provided around the chamber 32. The heating / cooling device 58 is provided corresponding to the film forming chamber 35 and the source gas chamber 36, and controls the temperature of the inside of the film forming chamber 35, the inside of the source gas chamber 36, and the perforated plate 33.
[0108]
Although not shown, a heater may be provided in each of the mixing tubes 43 so that the temperature of the source gas can be individually controlled. Further, a heater may be provided in each of the supply pipes 46a and 46b so that the temperature of the carrier gas can be individually controlled.
[0109]
An exhaust pipe 59 is provided in the film forming chamber 35 of the chamber 32, and a trap tank 60, a slot valve 61 and a vacuum pump 62 are attached to the exhaust pipe 59. The vacuum pump 62 exhausts the inside of the film formation chamber 35 and controls the pressure in the film formation chamber 35.
[0110]
The porous plate 33 that separates the film formation chamber 35 from the source gas chamber 36 has many small holes 33 a that are sufficiently smaller than the diameter of the exhaust pipe 59 and sufficiently larger than the particles of the source gas. When the inside of the formation chamber 35 is exhausted, a difference occurs between the supply amount of the source gas from the source gas chamber 36 to the film formation chamber 35 and the exhaust amount from the film formation chamber 35.
[0111]
Therefore, when the source gas is supplied into the source gas chamber 36 from the mixing pipe 43 or the source gas transport pipe 52, the pressure in the source gas chamber 36 increases, and when the inside of the film formation chamber 35 is evacuated by the vacuum pump 62, The pressure in 35 drops. Accordingly, if the pressure in the source gas chamber 36 is P1 and the pressure in the film forming chamber 35 is P2, the relationship of P1> P2 is established.
[0112]
Then, pressure gauges 63 and 64 are provided in each of the film formation chamber 35 and the source gas chamber 36, and the output of each pressure gauge is fed back to control the flow rate of the carrier gas so that P1> P2. The supply amount of the gas is controlled, and the exhaust amount by the vacuum pump 62 is controlled. The control of the exhaust amount by the vacuum pump 62 is controlled, for example, by opening and closing the slot valve 61. The organic raw materials and the like not adsorbed on the substrate 34 are condensed in the trap tank 60 so as not to reach the slot valve 61 and the vacuum pump 62.
[0113]
Here, in order to allow the substrate 34 to be freely taken in and out of the film formation chamber 35, for example, a divided structure in which an opening and closing part is provided in the chamber 32 is provided so that when this opening and closing part is closed, airtightness can be maintained. , The substrate 34 can be attached and detached.
[0114]
Next, an embodiment of the organic film forming method of the present invention will be described as an operation of the above-described organic film forming apparatus 31. The organic film forming method of the present embodiment includes a vaporization sublimation step of vaporizing or sublimating an organic raw material, a carrier gas introducing step of introducing a carrier gas and mixing with a raw material gas, and a raw material gas of transporting the raw material gas onto the substrate 34. It comprises a transport step, a step of depositing an organic film on the substrate 34, and an exhaust step.
[0115]
In the vaporization sublimation step, the raw material container 41 containing the organic raw material 42a is energized in the vaporization sublimation device 40, and the organic raw material 42a is indirectly heated by the resistance heat of the raw material container 41 to be vaporized or sublimated, thereby converting the raw material gas. Generate. Further, the organic raw material 42b in the raw material tank 51 is heated and evaporated by the vaporizer 50 to generate a raw material gas. In this embodiment, three types of source gas supply sources are provided, but these may be used alone or in combination depending on the type of the organic source and the like.
[0116]
In the vaporization sublimation step, the temperature of the raw material container 41 and the value of the current supplied to the raw material container 41 are monitored, and the current value and the like are controlled so that the temperature at which the organic raw material 42a is vaporized or sublimated is maintained. Further, the temperature of the raw material tank 51 and the like are monitored, and control is performed so that the temperature at which the organic raw material 42b is vaporized is maintained.
[0117]
In the carrier gas introduction step, the carrier gas in the tank 45 is sent to both or one of the mixing tubes 43 as necessary. Each supply pipe 46a is provided with an adjustment valve 47, a pressure regulator 48a, a flow meter 48b, and a switching valve 48c, and controls the pressure and flow rate of the carrier gas sent to the mixing pipe 43.
[0118]
In the mixing pipe 43, the carrier gas and the source gas whose pressure and flow rate are controlled are mixed and discharged from the discharge port 49. As a result, the source gas is discharged from one or both of the mixing tubes 43 depending on whether or not the carrier gas is supplied, and the inside of the source gas chamber 36 is filled.
[0119]
When the carrier gas in the tank 45 is supplied to the raw material tank 51, the carrier gas passes through the organic raw material 42 b as air bubbles, and the organic raw material that has become vapor is supplied from the raw gas transport pipe 52 to the raw gas chamber 36.
[0120]
The raw material gas chamber 36 is heated by the heating / cooling device 58 and is kept at a constant temperature so that the gasified organic raw material does not solidify and does not decompose. The heating temperature of the source gas supplied to the source gas chamber 36 is monitored by a thermometer (not shown) using a thermocouple or the like. Controlled.
[0121]
In the source gas transport step, the source gas in the source gas chamber 36 is transported to the film formation chamber 35. Then, in order to transport the source gas to the film formation chamber 35, the inside of the film formation material 35 is evacuated by a vacuum pump as an evacuation step. When the inside of the film formation chamber 35 is evacuated by the vacuum pump 62, the supply amount of the source gas from the source gas chamber 36 to the film formation chamber 35 is separated from the source gas chamber 36 and the film formation chamber 35 by the porous plate 33. And the amount of exhaust from the film formation chamber 35 can be made different.
[0122]
In other words, the amount of exhaust gas from the film forming chamber 35 through the exhaust pipe 59 is larger than the amount of the source gas supplied from the source gas chamber 36 to the film forming chamber 35 through the fine holes 33a of the porous plate 33. When the pressure is exhausted by the vacuum pump 62, the pressure P1 in the source gas chamber 36> the pressure P2 in the film forming chamber 35. As described above, when P1> P2, the gas moves from the higher pressure to the lower pressure, so that the transport of the source gas from the source gas chamber 36 to the film formation chamber 35 is promoted. Backflow to the source gas chamber 36 does not occur. Therefore, the supply amount of the source gas to the substrate 34 is stabilized.
[0123]
Then, the pressure in the film forming chamber 35 is measured by the pressure gauge 63, and the pressure in the source gas chamber 36 is measured by the pressure gauge 64, so that the film forming chamber 35 and the The pressure of the source gas chamber 36 is controlled.
[0124]
Here, when maintaining the relationship of P1> P2 by increasing the pressure of the source gas chamber 36, the source gas is supplied into the source gas chamber 36 from the mixing pipe 43 or the source gas transport pipe 52. In order to supply the source gas, for example, when the vaporization sublimation device 40 is used, the source container 41 is energized to generate the source gas, and the carrier gas is supplied from the tank 45 to the mixing pipe 43. To supply the source gas into the source gas chamber. Further, when the relationship of P1> P2 is maintained by lowering the pressure of the film formation chamber 35, the amount of exhaust by the vacuum pump 62 is increased.
[0125]
In the organic film deposition step, the source gas transported from the source gas chamber 36 through the porous plate 33 to the film formation chamber 35 in the source gas transport step is adsorbed on the substrate 34 to form an organic film. Now, as the pressure P1 in the source gas chamber 36> the pressure P2 in the film formation chamber 35, the source gas is transported from the source gas chamber 36 to the film formation chamber 35, so that the source gas chamber 36 moves to the film formation chamber 35. Of the source gas is promoted, and the supply amount of the source gas to the substrate 34 is stabilized. Thereby, the film forming speed is improved. Note that a mechanism for cooling the substrate 34 by water cooling is provided in the substrate holder 37 so that the substrate 34 is kept at room temperature. As a result, the organic raw material adsorbed on the substrate 34 is rapidly cooled from a high-temperature gas state, whereby an amorphous or microcrystalline high-quality organic film is formed.
[0126]
In the evacuation step, the film formation chamber 35 is 2 As described above, the gas is evacuated by the vacuum pump 62 so as to obtain the relationship of the pressure P1 in the source gas chamber 36> the pressure P2 in the film forming chamber 35 while maintaining a low vacuum of about Pa. In this evacuation step, the residual gas generated in the organic film deposition step is also exhausted.
[0127]
As described above, in the organic film forming apparatus according to the second embodiment, the chamber 32 is partitioned by the perforated plate 33 to form the source gas chamber 36 and the film forming chamber 35, and the pressure P1 in the source gas chamber 36 is set. > Since the pressure P2 in the film formation chamber 35 can be set, the transportation of the source gas from the source gas chamber 36 to the film formation chamber 35 is promoted, and the source gas can be stably supplied to the substrate 34; Is improved.
[0128]
FIG. 10 is an explanatory view showing a modification of the organic film forming apparatus according to the second embodiment. FIG. 10A is a sectional side view of a main part, and FIG. 10B is a partially cutaway perspective view. The chamber 32 is partitioned by a perforated plate 33 to form a film forming chamber 35 and a source gas chamber 36. The film forming chamber 35 is provided with a substrate holder 65 constituting a holding means for the substrate 34.
[0129]
The substrate holder 65 has a disk shape, and a plurality of, in this example, two substrates 34 are mounted in the circumferential direction. The substrate holder 65 is provided with a shaft 66 extending in a horizontal direction perpendicular to the surface of the substrate 34 held. The shaft 66 has a hollow structure, and a gear (not shown) is provided on the outer peripheral surface. Then, a pinion gear 67 connected to a drive mechanism (not shown) meshes with this gear, and the substrate holder 65 rotates about a shaft 66. Here, since the shaft 66 has a structure penetrating from the outside to the inside of the chamber 32, the shaft 66 is rotatably supported by a shield mechanism such as a magnetic shield (not shown), and the shaft 66 is supported at a portion where the shaft 66 is supported. Be airtight.
[0130]
The substrate holder 65 has a configuration for absorbing the heat of the substrate 34 held therein, and the shaft 66 has a configuration for circulating air therein to cool the substrate holder 65. Is configured.
[0131]
Other configurations may be the same as those of the organic film forming apparatus described with reference to FIG. 9, but a source gas discharge port may be provided for each substrate 34 held by the substrate holder 65.
[0132]
That is, two source gas transport pipes 68 are connected to each of the mixing pipes 43 shown in FIG. 9, and the discharge ports of the source gas transport pipes 68 are located at positions facing the respective substrates 34 with the porous plate 33 interposed therebetween. Provide. Further, the raw material gas transport pipe 52 shown in FIG. 9 is branched, and each discharge port is provided at a position facing each substrate 34 with the porous plate 33 interposed therebetween.
[0133]
When the source gas is supplied to each substrate 34, it is preferable that the distance between the discharge port of each source gas transport pipe and the perforated plate 33 and the distance between the substrate 34 and the perforated plate 33 be reduced.
[0134]
In the above-described configuration, the film forming chamber 35 is evacuated by a vacuum pump (not shown) so that the pressure P1 in the source gas chamber 36> the pressure P2 in the film forming chamber 35 is satisfied. The transport of the source gas to the substrate 35 is promoted, and the source gas can be stably supplied to the substrate 34. At this time, by rotating the substrate holder 65, the source gas can be supplied to the entire surface of the substrate 34, and the film thickness distribution is improved. In addition, even when the substrate holder 65 is configured to rotate, by providing a substrate cooling mechanism by air cooling using the shaft 66, the substrate can be cooled in the organic film deposition step.
[0135]
FIG. 11 is an explanatory view showing another modification of the organic film forming apparatus according to the second embodiment. FIG. 11A is a sectional side view of a main part, and FIG. 11B is a partially cutaway perspective view. . The organic film forming apparatus in FIG. 11 has a configuration in which the exhaust pipe 69 is connected to the perforated plate 33 in the configuration described in FIG. That is, an exhaust port 70 is provided at the center of the perforated plate 33, and an exhaust pipe 69 is connected to the exhaust port 70 from the source gas chamber 36 side. By connecting the exhaust pipe 69 to a vacuum pump (not shown), the exhaust of the film formation chamber 35 can be performed from the exhaust pipe 69. The other configuration is the same as the configuration described in FIG.
[0136]
In the above configuration, the film forming chamber 35 is evacuated from the exhaust pipe 59 by the vacuum pump (not shown), and the film forming chamber 35 is also evacuated from the exhaust pipe 69. Since the exhaust port 70 of the exhaust pipe 69 faces the center of the substrate holder 65, it is possible to suppress uneven exhaust in the film formation chamber 35. Accordingly, when a plurality of substrates 34 are held by the substrate holder 65 as shown in FIG. 11, the source gas can be uniformly supplied to each substrate 34. Although not shown, when a film is formed on a large-sized substrate, the source gas can be uniformly supplied to the entire surface of the substrate. Therefore, the film thickness distribution is improved.
[0137]
【The invention's effect】
As described above, the present invention supplies the source gas to the entire surface of the substrate by changing the flow direction of the source gas when the organic source is changed to a gaseous source gas and supplied to the substrate. be able to. As a result, the film thickness distribution in the substrate becomes uniform, and a high-quality organic film can be formed. Therefore, there is no need to use a movable mechanism of the substrate, and an apparatus capable of forming a high-quality organic film can be provided at a reduced cost.
[0138]
Further, the present invention provides a method for forming a film between a source gas chamber in which a source gas is supplied and a film forming chamber in which a substrate is stored, when the organic source is converted into a gaseous source gas and supplied onto a substrate. Since the pressure on the chamber side is reduced, the transport of the source gas from the source gas chamber to the film forming chamber is promoted. As a result, the source gas is stably supplied to the film formation chamber, so that the film formation rate is stabilized and the film formation rate is improved, so that a high-quality organic film can be formed. As described above, when the deposition rate is stable, the uniformity of the organic film and the uniform dispersibility of the doping material are improved, and a light-emitting element having a long light-emitting life can be manufactured. In addition, an organic film having high color purity and improved emission wavelength accuracy of the dopant type material can be formed. Further, since the organic film has few defects, a light-emitting element with low resistance and low power consumption can be manufactured.
[0139]
According to the present invention, an organic EL display having a large screen and less luminance unevenness, a high-definition organic EL display, an organic EL display excellent in color purity, and the like can be manufactured. In addition, a dye-sensitized solar power generation panel, an organic EL laser, an organic EL diode, and the like, which are not limited to the display, can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an organic film forming apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a perspective view of an injector showing an example of a direction control plate.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an operation example of a direction control plate.
FIG. 4 is an explanatory view showing a modification of the direction control plate.
FIG. 5 is an explanatory view showing another modification of the direction control plate.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a modified example of the injector.
FIG. 7 is a perspective view illustrating an example of a film thickness measuring mechanism provided in the organic film forming apparatus according to the first embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of film thickness control.
FIG. 9 is an overall configuration diagram of an organic film forming apparatus according to a second embodiment.
FIG. 10 is an explanatory view showing a modification of the organic film forming apparatus according to the second embodiment.
FIG. 11 is an explanatory view showing another modification of the organic film forming apparatus according to the second embodiment.
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating an example of the structure of an organic EL element.
FIG. 13 is a plan view showing an outline of an organic EL color display.
FIG. 14 is a perspective view of a main part of an organic EL color display.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a basic configuration of a vacuum evaporation apparatus.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a film thickness measuring method in a vacuum evaporation apparatus.
FIG. 17 is a sectional view showing an example of a film deposition step using a mask.
FIG. 18 is an explanatory view of a conventional organic film forming apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Organic film forming apparatus, 2 ... Direction control plate, 2a ... Shaft, 3 ... Substrate, 3a ... Organic film, 4 ... Film forming chamber, 5 ... Vaporization sublimation Chamber, 6: source gas transport pipe, 7: substrate holder, 8: cooling pipe, 9: pressure gauge, 10: exhaust pipe, 11: raw material container, 12 ... Organic raw material, 13 pressure gauge, 14 supply pipe, 15 flow rate controller, 16 tank, 17 heater, 18 injector, 19 heater, 20 ..Direction control plate, 20a ... axis, 20b ... axis, 21a ... first direction control plate, 21b ... second direction control plate, 22 ... direction control plate, 23 ... ..Right and left direction control plate, 23a ... axis, 24 ... vertical direction control plate, 24a ... axis, 25 ... optical film thickness meter, 31 ... Machine film forming apparatus, 32: chamber, 33: perforated plate, 33a: minute hole, 34: substrate, 35: film forming chamber, 36: source gas chamber, 37 ...・ Substrate holder, 38 ・ ・ ・ Cooling tube, 40 ・ ・ ・ Evaporation sublimation device, 41 ・ ・ ・ Material container, 42a ・ ・ ・ Organic material, 42b ・ ・ ・ Organic material, 43 ・ ・ ・ Mixing tube, 44 ・ ・ ・Gas supply device, 45 tank, 46a supply pipe, 46b supply pipe, 47 adjustment valve, 48a pressure regulator, 48b flow meter, 48c Switching valve, 49 discharge port, 50 vaporizer, 51 raw material tank, 52 raw material gas transport pipe, 53 discharge port, 54 suction port, 55 ..Discharge port, 56 ... liquid, 57 ... temperature control tank, 58 ... heating / cooling device, 59 ... exhaust pipe, 0 ... trap tank, 61 ... slot valve, 62 ... vacuum pump, 63 ... pressure gauge, 64 ... pressure gauge, 65 ... substrate holder, 66 ... shaft, 67 ・..Pinion gear, 68 ... source gas transport pipe, 69 ... exhaust pipe, 70 ... exhaust port

Claims (23)

基板上に有機物の薄膜を形成する有機膜形成装置において、
前記基板を保持する保持手段を有するチャンバーと、
有機原料を気相に変化させて原料ガスを生成する気化昇華手段と、
前記原料ガスとキャリアガスを混合するキャリアガス導入手段と、
前記キャリアガスにより前記原料ガスを前記チャンバー内に輸送し、前記基板へ向けて該原料ガスを放出する原料ガス輸送手段と、
前記チャンバー内の前記基板と対向して設けられ、前記基板へ向けての前記原料ガスの流れる方向を変化させる方向制御手段と、
前記チャンバーの排気を行う排気手段と
を備えたことを特徴とする有機膜形成装置。
In an organic film forming apparatus for forming an organic thin film on a substrate,
A chamber having holding means for holding the substrate,
Vaporization sublimation means for generating a raw material gas by changing an organic raw material into a gas phase,
Carrier gas introduction means for mixing the source gas and the carrier gas,
A source gas transport unit that transports the source gas into the chamber by the carrier gas, and discharges the source gas toward the substrate;
A direction control unit that is provided to face the substrate in the chamber and changes a direction in which the source gas flows toward the substrate,
An organic film forming apparatus, comprising: an exhaust unit that exhausts the chamber.
前記方向制御手段は、前記原料ガスの流れる方向を前記基板の面に沿った一の方向に変化させる
ことを特徴とする請求項1記載の有機膜形成装置。
2. The organic film forming apparatus according to claim 1, wherein the direction control means changes a flowing direction of the source gas in one direction along a surface of the substrate.
前記方向制御手段は、前記原料ガスの流れる方向を前記基板の面に沿った一の方向と、この一の方向と直交する他の方向に変化させる
ことを特徴とする請求項1記載の有機膜形成装置。
2. The organic film according to claim 1, wherein the direction control unit changes a flowing direction of the source gas into one direction along a surface of the substrate and another direction orthogonal to the one direction. 3. Forming equipment.
前記方向制御手段の温度を制御する加熱手段を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の有機膜形成装置。
2. The organic film forming apparatus according to claim 1, further comprising a heating unit for controlling a temperature of the direction control unit.
前記原料ガス輸送手段は、前記基板と対向して原料ガスの放出口を備え、
前記方向制御手段は、少なくとも1枚の方向制御板を、前記放出口に角度を可変に備えた
ことを特徴とする請求項1記載の有機膜形成装置。
The source gas transport means includes a source gas discharge port facing the substrate,
2. The organic film forming apparatus according to claim 1, wherein the direction control means has at least one direction control plate variably provided at the emission port.
前記方向制御板を動作させる駆動手段を備えた
ことを特徴とする請求項5記載の有機膜形成装置。
6. The organic film forming apparatus according to claim 5, further comprising a driving unit for operating the direction control plate.
前記駆動手段は、複数の前記方向制御板を同じ方向に連動させて動作させる
ことを特徴とする請求項6記載の有機膜形成装置。
7. The organic film forming apparatus according to claim 6, wherein the driving unit operates the plurality of direction control plates in conjunction with each other in the same direction.
前記駆動手段は、複数の前記方向制御板を異なる方向に独立して動作させる
ことを特徴とする請求項6記載の有機膜形成装置。
7. The organic film forming apparatus according to claim 6, wherein the driving unit operates the plurality of direction control plates independently in different directions.
前記保持手段に前記基板の冷却手段を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の有機膜形成装置。
2. The organic film forming apparatus according to claim 1, wherein said holding means includes means for cooling said substrate.
前記保持手段で保持された前記基板上の有機膜の膜厚を測定する膜厚測定手段を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の有機膜形成装置。
2. The organic film forming apparatus according to claim 1, further comprising a film thickness measuring means for measuring a film thickness of the organic film on the substrate held by the holding means.
前記原料ガス輸送手段は、前記基板と対向して原料ガスの放出口を複数備え、前記基板における各放出口からの原料ガスの供給位置に対応して前記膜厚測定手段を備えた
ことを特徴とする請求項10記載の有機膜形成装置。
The source gas transport unit includes a plurality of source gas discharge ports facing the substrate, and includes the film thickness measurement unit corresponding to a supply position of the source gas from each release port on the substrate. The organic film forming apparatus according to claim 10, wherein
基板上に有機物の薄膜を形成する有機膜形成装置において、
前記基板が収納されるチャンバーと、
有機原料を気相に変化させて原料ガスを生成する気化昇華手段と、
前記原料ガスとキャリアガスを混合するキャリアガス導入手段と、
前記キャリアガスにより前記原料ガスを前記チャンバー内に輸送する原料ガス輸送手段と、
前記チャンバー内に、前記原料ガス輸送手段で原料ガスが供給される原料ガス室と前記基板が収納される膜形成室とを形成し、前記原料ガス室と前記膜形成室との間で該膜形成室側の圧力が低くなる差圧を生じさせる差圧発生手段と、
前記膜形成室の排気を行う排気手段と
を備えたことを特徴とする有機膜形成装置。
In an organic film forming apparatus for forming an organic thin film on a substrate,
A chamber in which the substrate is stored,
Vaporization sublimation means for generating a raw material gas by changing an organic raw material into a gas phase,
Carrier gas introduction means for mixing the source gas and the carrier gas,
Source gas transport means for transporting the source gas into the chamber by the carrier gas,
In the chamber, a source gas chamber to which a source gas is supplied by the source gas transport means and a film forming chamber in which the substrate is stored are formed, and the film is formed between the source gas chamber and the film forming chamber. A differential pressure generating means for generating a differential pressure in which the pressure on the forming chamber side is reduced,
An organic film forming apparatus, comprising: an exhaust unit configured to exhaust the film forming chamber.
前記差圧発生手段の温度を制御する加熱手段を備えた
ことを特徴とする請求項12記載の有機膜形成装置。
13. The organic film forming apparatus according to claim 12, further comprising a heating unit for controlling a temperature of the differential pressure generating unit.
前記差圧発生手段は、前記チャンバー内を仕切る多孔板である
ことを特徴とする請求項12記載の有機膜形成装置。
13. The organic film forming apparatus according to claim 12, wherein the pressure difference generating means is a perforated plate partitioning the inside of the chamber.
前記多孔板の中央に、前記排気手段の排気口を備えた
ことを特徴とする請求項14記載の有機膜形成装置。
The organic film forming apparatus according to claim 14, wherein an exhaust port of the exhaust unit is provided at a center of the perforated plate.
基板上に有機物の薄膜を形成する有機膜形成方法において、
有機原料を気相の原料ガスへと変化させる気化昇華工程と、
前記原料ガスとキャリアガスを混合するキャリアガス導入工程と、
前記キャリアガスにより前記原料ガスを前記基板上へ輸送する原料ガス輸送工程と、
前記原料ガスの流れを制御し得る減圧下のチャンバー内で前記基板上に有機膜を形成する有機膜堆積工程と、
前記チャンバーの排気工程とを有し、
前記有機膜堆積工程では、前記基板へ向けての前記原料ガスの流れる方向を、少なくとも前記基板の面に沿った一の方向に変化させながら有機膜を形成する
ことを特徴とする有機膜形成方法。
In an organic film forming method for forming a thin film of an organic substance on a substrate,
A vaporization sublimation process that changes the organic raw material into a gaseous raw material gas,
A carrier gas introduction step of mixing the source gas and the carrier gas,
A source gas transporting step of transporting the source gas onto the substrate by the carrier gas,
An organic film deposition step of forming an organic film on the substrate in a chamber under reduced pressure capable of controlling the flow of the source gas,
Exhausting the chamber,
In the organic film forming step, an organic film is formed while changing a flow direction of the source gas toward the substrate at least in one direction along a surface of the substrate. .
前記気化昇華工程、前記キャリアガス導入工程、前記原料ガス輸送工程および前記有機膜堆積工程は、原料ガスを気相に保つ温度制御を行う
ことを特徴とする請求項16記載の有機膜形成方法。
17. The organic film forming method according to claim 16, wherein the vaporization sublimation step, the carrier gas introduction step, the source gas transport step, and the organic film deposition step perform temperature control for keeping the source gas in a gas phase.
前記気化昇華工程および前記キャリアガス導入工程では、圧力を監視して有機原料の量を検出する
ことを特徴とする請求項16記載の有機膜形成方法。
17. The method according to claim 16, wherein in the vaporization sublimation step and the carrier gas introduction step, the pressure is monitored to detect the amount of the organic raw material.
前記キャリアガス導入工程でのキャリアガスの流量を制御して、前記原料ガス輸送工程で輸送される原料ガスの量を制御する
ことを特徴とする請求項16記載の有機膜形成方法。
17. The method according to claim 16, wherein a flow rate of the carrier gas in the carrier gas introduction step is controlled to control an amount of the source gas transported in the source gas transport step.
基板上に有機物の薄膜を形成する有機膜形成方法において、
有機原料を気相の原料ガスへと変化させる気化昇華工程と、
前記原料ガスとキャリアガスを混合するキャリアガス導入工程と、
前記キャリアガスにより前記原料ガスを前記基板上へ輸送する原料ガス輸送工程と、
前記基板上に有機膜を形成する有機膜堆積工程と、
排気工程とを有し、
前記原料ガス輸送工程は、前記原料ガスを充満させる原料ガス室と前記基板を収納する膜形成室との間で行われ、前記原料ガス室より前記膜形成室の圧力を低下させて、前記原料ガス室から前記膜形成室へと原料ガスを輸送する
ことを特徴とする有機膜形成方法。
In an organic film forming method for forming a thin film of an organic substance on a substrate,
A vaporization sublimation process that changes the organic raw material into a gaseous raw material gas,
A carrier gas introduction step of mixing the source gas and the carrier gas,
A source gas transporting step of transporting the source gas onto the substrate by the carrier gas,
An organic film deposition step of forming an organic film on the substrate,
Having an exhaust process,
The source gas transporting step is performed between a source gas chamber that fills the source gas and a film formation chamber that houses the substrate, and reduces the pressure of the film formation chamber from the source gas chamber to reduce the pressure of the source gas. A method for forming an organic film, comprising transporting a source gas from a gas chamber to the film forming chamber.
前記排気工程で、前記膜形成室を排気して前記原料ガス室より圧力を低下させる制御を行う
ことを特徴とする請求項20記載の有機膜形成方法。
21. The organic film forming method according to claim 20, wherein in the evacuation step, control is performed to evacuate the film forming chamber and lower the pressure from the source gas chamber.
前記キャリアガス導入工程で、キャリアガスの流量を制御して、前記原料ガス室の圧力を前記膜形成室より増加させる制御を行う
ことを特徴とする請求項20記載の有機膜形成方法。
21. The organic film forming method according to claim 20, wherein in the carrier gas introducing step, a flow rate of the carrier gas is controlled to increase a pressure of the source gas chamber from that of the film forming chamber.
前記気化昇華工程、前記キャリアガス導入工程、前記原料ガス輸送工程および前記有機膜堆積工程は、原料ガスを気相に保つ温度制御を行う
ことを特徴とする請求項20記載の有機膜形成方法。
21. The organic film forming method according to claim 20, wherein the vaporization sublimation step, the carrier gas introduction step, the source gas transporting step, and the organic film deposition step perform temperature control for keeping the source gas in a gas phase.
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