JP2004176126A - 真空成膜装置及び真空成膜方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の真空成膜装置は、所定のパターンが形成されたマスクを介して真空中で基板10上に蒸着によって成膜を行う真空成膜装置において、当該蒸着を行うための蒸着源22を、基板10に対し、異なる複数の方向へ相対的に平行移動させる移動手段を有する。移動手段として、基板10を回転移動させる基板ホルダー23と、蒸着源22を直線移動させる蒸着源移動機構24とを有する。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空成膜装置に関し、特に、有機LED素子に用いられる有機薄膜を蒸着によって形成する真空成膜装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、フルカラーパネル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10は、従来の真空成膜装置の概略構成を示す斜視図、図11(a)は、従来の真空成膜装置の要部の概略構成を示す斜視図、図11(b)は、従来の真空成膜装置で成膜した場合における基板支持部近傍の膜厚分布の状態を示すグラフである。
【0004】
図10に示すように、この真空成膜装置101においては、真空槽102内の下部に一対の蒸着源103a、103bが配設されるとともに、これら蒸着源103a、103b内の上部に、基板ホルダー104によって支持された基板110が配置されようになっている。
【0005】
そして、基板110を回転させながら、蒸着源103a、103bによって蒸発された有機材料の蒸気によって、基板110上に所定パターンの有機薄膜を形成するようになっている。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−124667号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の真空成膜装置では、基板を支持する部分やマスク等の端部の近傍において膜厚が均一にならないという問題がある。
すなわち、図11(b)に示すように、例えば基板ホルダー104の基板支持部104a近傍では、基板支持部104aの影響によって膜の端部120の膜厚が薄くなるという問題がある。
【0008】
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、基板支持部やマスク等の端部による膜厚分布への影響を軽減することが可能な真空成膜装置を提供することを目的とする。
【0009】
【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、所定のパターンが形成されたマスクを介して真空中で基板上に蒸着によって成膜を行う真空成膜装置において、当該蒸着を行うための蒸着源を、前記基板に対し、異なる複数の方向へ相対的に平行移動させる移動手段を有するものである。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記移動手段が、前記基板を回転移動させる基板回転手段と、前記蒸着源を直線移動させる蒸着源移動手段とを有するものである。
請求項3記載の発明は、請求項1記載の真空成膜装置を用いて成膜を行う真空成膜方法であって、前記基板に対し前記蒸着源を異なる複数の方向へ相対的に平行直線移動させながら蒸着を行う工程を有するものである。
請求項4記載の発明は、請求項2記載の真空成膜装置を用いて成膜を行う真空成膜方法であって、前記蒸着源を前記基板に対して平行に直線移動させながら蒸着を行う第1の蒸着工程と、前記基板を当該基板を含む平面内において所定の角度回転移動させる基板回転工程と、前記蒸着源を前記基板に対して平行に直線移動させながら蒸着を行う第2の蒸着工程とを有するものである。
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、前記基板回転工程における基板の回転角度が90°であるものである。
請求項6記載の発明は、請求項4又は5のいずれか1項記載の発明において、前記第1の蒸着工程における蒸着源の移動方向と前記第2の蒸着工程における蒸着源の移動方向のなす角度が180°であるものである。
【0010】
本発明者らは、蒸着の際に基板に対し蒸着源を相対的に平行直線移動させると、蒸発材料の粒子が十分に回り込むようになり、蒸着源の移動方向に対して直交する方向について基板支持部やマスクの端部近傍等の膜厚分布を均一にしうることを見い出した。
【0011】
そして、本発明によれば、基板に対し蒸着源を異なる複数の方向へ相対的に平行直線移動させながら蒸着を行うことによって、基板支持部やマスクの各端部(縁部)近傍等の膜厚分布を均一にすることが可能になる。
【0012】
本発明の真空成膜装置において、基板を回転移動させる基板回転手段と、蒸着源を直線移動させる蒸着源移動手段とを設けるようにすれば、簡素小型の構成で、基板に対し蒸着源を異なる複数の方向へ相対的に平行直線移動させることが可能になる。
【0013】
そして、第1の蒸着工程において蒸着源を前記基板に対して平行に直線移動させながら蒸着を行い、基板回転工程において基板を当該基板を含む平面内において所定の角度回転移動させ、第2の蒸着工程において蒸着源を前記基板に対して平行に直線移動させながら蒸着を行うようにすれば、効率良く成膜を行うことが可能になる。
【0014】
特に、基板回転工程において基板を90°回転させるようにすれば、矩形状のマスクを用いて成膜を行う場合にマスクの各端部(縁部)近傍の膜厚分布を確実に均一化することができる。
【0015】
さらに、第1の蒸着工程における蒸着源の移動方向と第2の蒸着工程における蒸着源の移動方向のなす角度が180°となるようにすれば、第1及び第2の蒸着工程において蒸着源の移動範囲が同一になるため、装置の小型化を図ることが可能になる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る真空成膜装置を有する真空処理装置の全体斜視図、図2は、同真空成膜装置の概略構成図、図3は、同真空成膜装置に配置される基板ホルダーと蒸着源とを示す概略構成図である。
【0017】
図1に示すように、本発明が適用される真空処理装置1は、マルチチャンバー方式の枚葉式の装置であり、真空ロボット室2の周囲に、基板搬送装置3との間で基板10のやり取りを行うための連結部5と、基板10に有機蒸着膜を形成するための蒸着室5、6及び7とが設けられている。
【0018】
真空ロボット室2、蒸着室5、6及び7は、真空ポンプ等を有する真空排気系(図示せず)に連結され、真空ロボット室2内に設けられた真空ロボット(図示せず)によって基板10を蒸着室5、6及び7間を搬送するように構成されている。
【0019】
図2に示すように、本実施の形態の真空成膜装置20は、上記蒸着室5、6及び7内に設けられるもので、移動可能な基台30上に設けられた真空槽21内に、蒸着源22と基板ホルダー23(基板回転手段)を有し、また真空槽21の外部には蒸着源移動機構24(蒸着源移動手段)が設けられている。
【0020】
基板ホルダー23は、例えば平板矩形状の基板10を水平に支持する基板支持部23aを有し、この基板支持部23aは、図示しないモータの駆動によって水平方向に所定の角度回転させるように構成されている。
【0021】
図3に示すように、基板ホルダー23には、所定のパターン25aを有するマスク25が配設され、このマスク25に形成されたパターン25aを介して、蒸着源22から蒸発する有機材料が基板10の表面に蒸着されるようになっている。
【0022】
なお、本実施の形態の蒸着源22は、リニアソース方式によるもので、ホスト用の蒸着源22aとドーパント用の蒸着源22bとを有している。そして、これらホスト用の蒸着源22aとドーパント用の蒸着源22bは、蒸着源移動機構24の駆動により、一体的に水平方向(矢印X1又はX2方向)に直線移動するように構成されている。
【0023】
そして、本実施の形態においては、基板10の回転と蒸着源22の直線方向への移動によって、基板10に対して蒸着源22が異なる2方向へ相対的に平行移動するようになっている。
【0024】
図4は、本実施の形態の蒸着源及び蒸着源移動機構の構成を示す分解斜視図である。
図4に示すように、本実施の形態の蒸着源22は、移動真空容器22c上に取り付けられるようになっている。
【0025】
蒸着源移動機構24は、真空槽21外部の基台30上に矢印X方向(X1又はX2方向)に沿って平行に配設された直線状の一対のガイド部材24a、24bを有し、これらガイド部材24a、24bに沿って中空筒状のベローズ24cが位置決めされるようになっている。
【0026】
このベローズ24cは、真空槽21内部に矢印X方向に延設されたガイドローラ24eと係合し矢印X方向に移動する伸縮部24dを有している。そして、ベローズ24cの伸縮部24dは、真空導入部24gを介して蒸着源22の移動真空容器24bに取り付けられ、これにより蒸着源22を矢印X1又はX2方向へ移動させるようになっている。
【0027】
なお、ベローズ24bの内部には、図示しない制御部に接続された配線24fが設けられ、この配線24fは、真空導入部24gを介して蒸着源22の各部分に接続されている。
【0028】
図5は、本発明に用いる蒸着源の他の例を示す分解斜視図である。
本例の蒸発源32は、上述した蒸着源移動機構24によって駆動されるものであり、円筒状の蒸発容器32a、32bの中に蒸発物質を収容するように構成されている。
【0029】
なお、本例の蒸着源32には、各蒸発容器32a、32bの近傍に、シャッター32cと、膜厚モニター32dが設けられている。
【0030】
以下、本実施の形態の真空成膜装置1の動作を図5に示す蒸着源を用いて説明する。
図6(a)(b)は、本発明の真空成膜装置の原理を説明するための斜視図である。
図6(a)(b)に示す装置において基板上に蒸着を行う場合には、上述した真空槽21内の圧力、温度などの条件を所定値に設定し、各蒸発容器32a、32b内の蒸着材料の加熱を開始する。
そして、所定の蒸発速度が得られた時点で、シャッター32cを開き、蒸着を開始する。
【0031】
さらに、図6(a)に示すように、ベローズ24cの伸縮部24dを駆動して蒸着源22を基板ホルダー23の直下を通過するようにX1方向に所定の位置まで水平直線移動させる。
【0032】
その後、図6(b)に示すように、蒸着源24をX2方向に水平直線移動させて元の位置まで戻し、これにより一工程の処理が終了する。
【0033】
図7(a)(b)は、基板上に形成された蒸着膜の形状を示す断面図で、図7(a)は、蒸着源の移動方向に垂直な方向であるY方向切断断面図、図7(b)は、蒸着源の移動方向に平行な方向であるX方向切断断面図である。
【0034】
図7(a)において、膜厚カーブAは、従来技術のように基板10を回転させながら蒸着した場合の膜厚分布を示すもので、膜厚カーブBは、図6(a)(b)に示すように、基板10を回転させず蒸着源22を直線移動させながら蒸着した場合の膜厚分布を示すものである。
【0035】
図7(a)の膜厚カーブA、Bから明らかなように、蒸着源22を直線方向に移動させながら蒸着する場合は、基板10を回転させながら蒸着した場合に比べ、膜厚分布を均一にすることができ、より良好な膜を形成することができる。
【0036】
しかし、図7(b)の膜厚カーブCに示すように、蒸着源22の移動方向に関しては、基板支持部23aの近傍の膜の端部が傾斜し、膜厚分布は均一にならない。
【0037】
図8(a)(b)は、本発明の実施の形態の真空成膜装置の動作を説明するための斜視図である。
【0038】
本実施の形態においても、まず、真空槽21の圧力、温度などの条件を所定値に設定し、各蒸発容器32a、32b内の蒸着材料の加熱を開始する。
そして、所定の蒸発速度が得られた時点で、シャッター32cを開き、蒸着を開始する。
【0039】
さらに、図8(a)に示すように、ベローズ24cの伸縮部24dを駆動して蒸着源22を基板ホルダー23の直下を通過するようにX1方向に所定の位置まで水平直線移動させる(第1の蒸着工程)。
【0040】
この時点で、図8(b)に示すように、基板ホルダー23を水平方向に所定角度(本実施の形態では90°)回転移動させる(基板回転工程)。
【0041】
その後、図8(b)に示すように、蒸着源22をX2方向に水平直線移動させて元の位置まで戻し(第2の蒸着工程)、これにより一工程の処理が終了する。
【0042】
図9(a)(b)は、本実施の形態により基板上に形成された蒸着膜の形状を示す断面図で、図9(a)は、蒸着源の移動方向に垂直な方向であるY方向切断断面図、図9(b)は、蒸着源の移動方向に平行な方向であるX方向切断断面図である。
【0043】
図9(a)(b)において、膜厚カーブAは、従来技術のように基板10を回転させながら蒸着した場合の膜厚分布を示すもので、膜厚カーブB、Dは、図8(a)(b)に示すように、蒸着源22を直線移動させながら蒸着した後、基板10を90°回転させ、さらに蒸着源22を直線移動させながら蒸着した場合の膜厚分布を示すものである。
【0044】
図9(b)の膜厚カーブC、Dから明らかなように、基板10を90°回転させた後蒸着源22を直線方向に移動させながら蒸着する場合は、基板10を回転させながら蒸着した場合に比べ、蒸着源22の移動方向に平行な方向についても基板支持部23a近傍の膜厚分布を均一にすることができ、より良好な膜を形成することができる。
【0045】
以上述べたように本実施の形態によれば、基板10に対し直交する方向へ蒸着源22を平行直線移動させながら蒸着を行うことによって、基板支持部23aやマスク25の各端部(縁部)近傍等の膜厚分布を確実に均一にすることができる。
【0046】
特に本実施の形態においては、基板ホルダー23によって基板10を回転移動させるとともに、蒸着源22を直線移動させるようにしたことから、簡素小型の構成で、基板10に対し直交する2方向へ蒸着源22を平行直線移動させることができる。
【0047】
また、本実施によれば、蒸着源22の往復直線移動と基板10の回転を組み合わせるだけであるので、効率良く成膜を行うことができ、また第1及び第2の蒸着工程において蒸着源22の移動範囲は同一であるため、装置が大型化することもない。
【0048】
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基板の回転角度を90°としたが、本発明はこれに限られず、90°以外の角度にすることも可能であり、また蒸着源の直線移動について2往復以上させることも可能である。
【0049】
ただし、効率良く成膜を行う観点からは、上記実施の形態のように蒸着源の1往復と基板の90°回転を組み合わせることが好ましい。
【0050】
また、本発明は有機LED素子の有機薄膜層を形成する真空成膜装置に限られず、種々の真空成膜装置に適用しうるものである。
【0051】
ただし、上記実施の形態のように有機LED素子の有機薄膜層を形成する真空成膜装置に適用した場合の膜厚分布の均一化に最も効果があるものである。
【0052】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、基板に対し蒸着源を異なる複数の方向へ相対的に平行直線移動させながら蒸着を行うことによって、マスクの各端部(縁部)近傍等の膜厚分布を均一にすることができる。
本発明の真空成膜装置において、基板を回転移動させる基板回転手段と、蒸着源を直線移動させる蒸着源移動手段とを設けるようにすれば、簡素小型の構成で、基板に対し蒸着源を異なる複数の方向へ相対的に平行直線移動させることができる。
そして、本発明方法の第1の蒸着工程において蒸着源を前記基板に対して平行に直線移動させながら蒸着を行い、基板回転工程において基板を当該基板を含む平面内において所定の角度回転移動させ、第2の蒸着工程において蒸着源を前記基板に対して平行に直線移動させながら蒸着を行うようにすれば、効率良く成膜を行うことができる。
特に、基板回転工程において基板を90°回転させるようにすれば、矩形状のマスクを用いて成膜を行う場合にマスクの各端部(縁部)近傍の膜厚分布を確実に均一化することができる。
さらに、第1の蒸着工程における蒸着源の移動方向と第2の蒸着工程における蒸着源の移動方向のなす角度が180°となるようにすれば、第1及び第2の蒸着工程において蒸着源の移動範囲が同一になるため、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る真空成膜装置を有する真空処理装置の全体斜視図
【図2】同真空成膜装置の概略構成図
【図3】同真空成膜装置に配置される基板ホルダーと蒸着源とを示す概略構成図
【図4】本実施の形態の蒸着源及び蒸着源移動機構の構成を示す分解斜視図
【図5】本発明に用いる蒸着源の他の例を示す分解斜視図
【図6】(a)(b):本発明の真空成膜装置の原理を説明するための斜視図
【図7】(a)(b):基板上に形成された蒸着膜の形状を示す断面図で、図7(a)は、蒸着源の移動方向に垂直な方向であるY方向切断断面図、図7(b)は、蒸着源の移動方向に平行な方向であるX方向切断断面図
【図8】(a)(b):本発明の実施の形態の真空成膜装置の動作を説明するための斜視図
【図9】(a)(b):同実施の形態により基板上に形成された蒸着膜の形状を示す断面図で、図9(a)は、蒸着源の移動方向に垂直な方向であるY方向切断断面図、図9(b)は、蒸着源の移動方向に平行な方向であるX方向切断断面図
【図10】従来の真空成膜装置の概略構成を示す斜視図
【図11】(a):従来の真空成膜装置の要部の概略構成を示す斜視図 (b):従来の真空成膜装置で成膜した場合における基板支持部近傍の膜圧分布の状態を示すグラフ
【符号の説明】
1…真空処理装置 2…真空ロボット室 5、6、7…蒸着室 20…真空成膜装置 21…真空槽 22…蒸着源 23…基板ホルダー(基板回転手段) 23a…基板支持部 24…蒸着源移動機構(蒸着源移動手段) 25…マスク 30…基台 A、B、C、D…膜厚カーブ 32…蒸着源
Claims (6)
- 所定のパターンが形成されたマスクを介して真空中で基板上に蒸着によって成膜を行う真空成膜装置において、
当該蒸着を行うための蒸着源を、前記基板に対し、異なる複数の方向へ相対的に平行移動させる移動手段を有する真空成膜装置。 - 前記移動手段は、前記基板を回転移動させる基板回転手段と、前記蒸着源を直線移動させる蒸着源移動手段とを有する請求項1記載の真空成膜装置。
- 請求項1記載の真空成膜装置を用いて成膜を行う真空成膜方法であって、
前記基板に対し前記蒸着源を異なる複数の方向へ相対的に平行直線移動させながら蒸着を行う工程を有する真空成膜方法。 - 請求項2記載の真空成膜装置を用いて成膜を行う真空成膜方法であって、
前記蒸着源を前記基板に対して平行に直線移動させながら蒸着を行う第1の蒸着工程と、
前記基板を当該基板を含む平面内において所定の角度回転移動させる基板回転工程と、
前記蒸着源を前記基板に対して平行に直線移動させながら蒸着を行う第2の蒸着工程とを有する真空成膜方法。 - 前記基板回転工程における基板の回転角度が90°である請求項4記載の真空成膜方法。
- 前記第1の蒸着工程における蒸着源の移動方向と前記第2の蒸着工程における蒸着源の移動方向のなす角度が180°である請求項4又は5のいずれか1項記載の真空成膜方法。
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