JP2004107764A

JP2004107764A - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JP2004107764A
Application number: JP2002274515A
Authority: JP
Inventors: Toshio Negishi; 根岸　敏夫
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】均一な膜厚分布の有機薄膜を形成しうるとともに蒸発源からの熱の影響を防止しうる薄膜形成装置を提供する。
【解決手段】本発明の薄膜形成装置は、真空槽２と、真空槽２内に配設された有機材料用の蒸発源３と、基板５と蒸発源３との間の空間を仕切る仕切り部７とを有する。仕切り部７には、基板５の蒸着領域を制限するための細長形状のアパーチャー７０が設けられている。アパーチャー７０は、その中央部の幅が端部の幅より小さくなるように形成されている。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、有機ＬＥＤ素子の発光層に用いられる有機薄膜を蒸着によって形成するための薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フルカラーフラットパネルディスプレイ用の素子として、有機ＬＥＤ素子が注目されている。有機ＬＥＤ素子は、蛍光性有機化合物を電気的に励起して発光させる自発光型素子で、高輝度、高視野角、面発光、薄型で多色発光が可能であり、しかも数Ｖという低電圧の直流印加で発光する全固体素子で、かつ低温においてもその特性の変化が少ないという特徴を有している。
【０００３】
図５は、従来の有機ＬＥＤ素子を作成するための真空蒸着装置の概略構成図である。
図５に示すように、この有機薄膜形成装置１０１にあっては、真空槽１０２の下部に蒸発源１０３が配設されるとともに、この蒸発源１０３の上方に成膜対象物である基板１０４が配置されている。そして、蒸発源１０４から蒸発される有機材料の蒸気を、マスク１０５を介して基板１０４に蒸着させることによって所定パターンの有機薄膜を形成するようになっている（例えば特開平１１−１２４６６７号公報参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１２４６６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、マスクのピッチのファイン化に伴い、従来の技術では均一な膜厚分布を得ることが困難で、このため、画素の発光にむらが生ずるとともに、膜厚の薄い領域において電流が流れ過ぎることによって素子の劣化を引き起こし、これにより有機ＬＥＤ素子の寿命が制限されるという問題があった。
【０００６】
また、従来の有機薄膜装置では、成膜の際、蒸発源からの熱によってマスクが変形し、蒸着領域のずれが生じてしまうという問題もあった。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、均一な膜厚分布の有機薄膜を形成しうるとともに蒸発源からの熱の影響を防止しうる薄膜形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、所定の成膜対象物に対して薄膜を形成するための真空槽と、前記真空槽内に配設され、所定の蒸発材料を蒸発させるための蒸発源と、前記成膜対象物と前記蒸発源との間の空間を仕切る仕切り部とを有し、前記仕切り部に、前記成膜対象物の蒸着領域を制限するための細長形状のアパーチャーが設けられ、該アパーチャーは、その中央部の幅が端部の幅より小さくなるように形成されていることを特徴とする薄膜形成装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記アパーチャーが、前記成膜対象物に対して相対的に移動するように構成されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記蒸発源が、前記アパーチャーとともに移動するように構成されていることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の発明において、前記アパーチャーの前記成膜対象物に対する移動方向が、当該アパーチャーの幅方向であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の場合、成膜対象物と蒸発源との間の空間を仕切る仕切り部に成膜対象物の蒸着領域を制限するためのアパーチャーが設けられており、このアパーチャーから均一に流出する蒸着材料の蒸気が成膜対象物の表面に蒸着するようになるため、膜厚分布の均一化を図ることが可能になる。その結果、本発明によれば、画素の発光むらを防止することができるとともに、長寿命の有機ＬＥＤ素子を得ることができる。
【００１０】
特に本発明においては、アパーチャーの中央部の幅が端部の幅より小さくなるように形成されていることから、アパーチャーの中央部分の膜厚が厚くならず、アパーチャーの長さ方向に関し膜厚分布を均一にすることができる。
【００１１】
また、本発明においては、蒸発源とマスクの間の空間において、アパーチャー以外の部分は仕切り部によって仕切られているため、蒸発源からの熱がマスクに伝わりにくく、これによりマスクの変形に起因する蒸着領域のずれを防止することが可能になる。
【００１２】
さらに、仕切り部のアパーチャーを成膜対象物に対して相対的に移動させることにより、大型の成膜対象物を用いて複数のパターンの成膜を行う場合や複数の成膜対象物に対して同時に成膜を行う場合であっても、成膜対象物の各部分について、また各成膜対象物に対して確実に膜厚分布の均一化を図ることが可能になる。
【００１３】
特に、細長の開口形状のアパーチャーを用い、成膜対象物に対してアパーチャーを幅方向に移動させるようにすることにより、より大型の成膜対象物に対して均一な膜厚分布の蒸着を行うことが可能になる。
【００１４】
さらにまた、蒸発源をアパーチャーとともに移動させることにより、蒸発源とアパーチャーとの相対的な位置関係を調整することができ、これにより成膜対象物に対して斜め方向から入射する蒸着成分をカットすることができるため、より膜厚分布の均一化を図ることが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る薄膜形成装置の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る薄膜形成装置の好ましい実施の形態の正面側断面図、図２（ａ）は、同薄膜形成装置の側面側断面図、図２（ｂ）は、同実施の形態の仕切り部の平面図である。図３は、アパーチャーとマスクとの関係を示す説明図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態の薄膜形成装置１は、図示しない真空排気系に接続された真空槽２を有し、この真空槽２の下方には蒸発源３が配設されている。
【００１７】
図２に示すように、本実施の形態の場合、蒸発源３は、長方体形状の容器３０を有し、この容器３０内に所定の有機蒸着材料（例えばＡｌｑ３）３１が収容されている。そして、容器３０の上方近傍に設けたヒータ３１、３２によって有機蒸着材料を加熱するように構成されている。
【００１８】
一方、真空槽２の上部には、基板ホルダー４が設けられ、この基板ホルダー４に、蒸着膜を形成すべき基板（成膜対象物）５が固定されている。そして、基板５の下方近傍にはマスク６が設けられている。
【００１９】
図３に示すように、本実施の形態の場合、マスク６には、基板５上に所定の薄膜を蒸着するための複数の素子パターン６０が形成されている。
【００２０】
さらに、本実施の形態においては、真空槽２内における基板５と蒸発源３との間の空間を仕切る仕切り部７が設けられている。
【００２１】
ここで、仕切り部７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の材料からなるもので、上述した蒸発源３の上側部分を覆うように、所定の大きさの例えば長方体箱型形状に形成されている。
【００２２】
また、この仕切り部７は、図示しない冷却水等を循環させることによって冷却するように構成されている。
【００２３】
そして、図１及び図２（ａ）（ｂ）に示すように、蒸発源３の鉛直上方で、仕切り部７の上部の中央部分に、細長いスリット形状のアパーチャー７０が設けられている。
【００２４】
このアパーチャー７０は、成膜対象となる基板５の幅より長くなるようにその長さが設定されている。
【００２５】
一方、アパーチャー７０の幅については、後述するように、その中央部の幅が端部の幅より小さくなるように形成されている。
【００２６】
図１に示すように、仕切り部７は、例えば図示しないボールねじを用いて、蒸着源と共に同一方向に同期して移動するように構成されている。
【００２７】
この場合、蒸発源３及び仕切り部７が移動する方向は、図３に示すように、アパーチャー７０の幅方向である。
【００２８】
また、蒸発源３及び仕切り部７の移動範囲は、図１の２点鎖線で示すホームポジションからアパーチャー７０が基板５の全面を横切るまでの範囲であり、例えば、成膜時には、この範囲を蒸発源３及び仕切り部７を１回往復させるようにする。
【００２９】
ここで、図１の矢印は、仕切り部７のアパーチャー７０の中心軸線の移動範囲を示すものである。
【００３０】
なお、真空槽２内の基板５の近傍には、成膜速度を測定するための膜厚モニター（図示せず）が設けられている。
【００３１】
次に、本発明のアパーチャー７０の幅について説明する。
図４（ａ）（ｂ）に、本発明におけるアパーチャーの例を示すものである。
ここで、図４（ａ）に示す例は、アパーチャー７０Ａの側縁部の形状を円弧状にしたもので、その中央部の幅Ｗ_１が端部の幅Ｗ_０より小さくなるように形成されている。
【００３２】
この場合、アパーチャー７０Ａの端部の幅Ｗ_０は、膜厚の均一性確保の観点から、蒸発源３と基板５との間の距離より小さくすることが好ましく、より好ましくは、蒸発源３と基板５との間の距離の１／３以上２／３以下である。
【００３３】
また、アパーチャー７０の中央部の幅Ｗ_１は、膜厚の均一性確保の観点から幅Ｗ_０の１／５以上４／５以下とすることが好ましく、より好ましくは幅Ｗ_０の１／３以上２／３以下である。
【００３４】
一方、図４（ｂ）に示す例は、アパーチャー７０Ｂの側縁部を中央部分（Ｌ_２で示す領域）のみ直線状にして幅狭に形成したものである。
【００３５】
本例においても、アパーチャー７０Ｂの端部の幅Ｗ_０は、膜厚の均一性確保の観点から、蒸発源３と基板５との間の距離より小さくすることが好ましく、より好ましくは、蒸発源３と基板５との間の距離の１／３以上２／３以下である。
【００３６】
また、アパーチャー７０Ｂの中央部の幅Ｗ_２は、膜厚の均一性確保の観点から１／５以上４／５以下とすることが好ましく、より好ましくは幅Ｗ_０の１／３以上２／３以下である。
【００３７】
さらに、アパーチャー７０Ｂの中央部の長さＬ_２は、膜厚の均一性確保の観点から全長Ｌ_０の１／５以上４／５以下とすることが好ましく、より好ましくは全長Ｌ_０の１／５以上４／５以下である。
【００３８】
以上説明した本実施の形態によれば、基板と蒸発源３との間の空間を仕切る仕切り部７に基板５の蒸着領域を制限するためのアパーチャー７０が設けられており、このアパーチャー７０から均一に流出する蒸着材料の蒸気が基板５の表面に蒸着するようになるため、膜厚分布の均一化を図ることができる。
【００３９】
その結果、本実施の形態によれば、画素の発光むらを防止することができるとともに、長寿命の有機ＬＥＤ素子を得ることができる。
【００４０】
特に本実施の形態においては、アパーチャーの中央部の幅が端部の幅より小さくなるように形成されていることから、アパーチャーの長さ方向に関し膜厚分布を均一にすることができる。
【００４１】
また、真空槽２内の蒸発源３とマスク６の間の空間において、アパーチャー７０以外の部分は仕切り部７によって仕切られているため、蒸発源３からの熱がマスク６に伝わりにくく、これによりマスク６の変形に起因する蒸着領域のずれを防止することができる。
【００４２】
さらに、本実施の形態においては、細長形状のアパーチャー７０を幅方向に移動させることにより、大型の基板５を用いて複数のパターンの成膜を行う場合であっても、基板５の各蒸着領域について確実に膜厚分布の均一化を図ることができる。
【００４３】
さらにまた、本実施の形態においては、蒸発源３をアパーチャー７０とともに移動させることにより、蒸発源３とアパーチャー７０との位置関係を固定して基板５に対し斜め方向から入射する蒸着成分をカットすることができるため、より膜厚分布の均一化を図ることができる。
【００４４】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上述の実施の形態においては、仕切り部を移動させてアパーチャーを移動させるようにしたが、本発明はこれに限られず、基板側を移動させるようにすることも可能である。
【００４５】
また、アパーチャーの形状については、細長形状であれば、適宜変更することが可能である。
【００４６】
さらに、本発明は有機ＬＥＤ素子の有機薄膜を形成するための装置に限られず、種々の蒸着装置に適用することができる。ただし、本発明は有機材料を用いて有機ＬＥＤ素子の有機薄膜を形成する場合に特に有効なものである。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、均一な膜厚分布の有機薄膜を形成しうるとともに、蒸発源からの熱の影響を防止しうる薄膜形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜形成装置の好ましい実施の形態の正面側断面図
【図２】（ａ）：同薄膜形成装置の側面側断面図
（ｂ）：同実施の形態の仕切り部の平面図
【図３】アパーチャーとマスクとの関係を示す説明図
【図４】本発明におけるアパーチャーの例を示す説明図
【図５】従来の有機ＬＥＤ素子を作成するための真空蒸着装置の概略構成図
【符号の説明】
１…薄膜形成装置　２…真空槽２　　３…蒸発源　　５…基板（成膜対象物）
６…マスク　７…仕切り部　７０…アパーチャー

Claims

所定の成膜対象物に対して薄膜を形成するための真空槽と、
前記真空槽内に配設され、所定の蒸発材料を蒸発させるための蒸発源と、
前記成膜対象物と前記蒸発源との間の空間を仕切る仕切り部とを有し、
前記仕切り部に、前記成膜対象物の蒸着領域を制限するための細長形状のアパーチャーが設けられ、
該アパーチャーは、その中央部の幅が端部の幅より小さくなるように形成されていることを特徴とする薄膜形成装置。
前記アパーチャーが、前記成膜対象物に対して相対的に移動するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
前記蒸発源が、前記アパーチャーとともに移動するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の薄膜形成装置。
前記アパーチャーの前記成膜対象物に対する移動方向が、当該アパーチャーの幅方向であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の薄膜形成装置。