JP2006131993A - 蒸着方法及びそのための蒸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸着方法及びそのための蒸着装置を提供する。
【解決手段】薄膜が蒸着される基板を準備するステップと、蒸着材料を加熱して基板に蒸着させる複数個の加熱容器が一列に備えられたラインソースを準備するステップと、ラインソースを回転させつつ、蒸着材料を基板に蒸着させるステップと、を備えることを特徴とする蒸着方法及びそのための蒸着装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸着方法及びそのための蒸着装置に係り、さらに詳細には、蒸着率が一定であり、かつ再現性が良好な蒸着方法及びそのための蒸着装置に関する。

電界発光ディスプレイ装置は、自発光型ディスプレイ装置であって、視野角が広く、コントラストに優れるだけでなく、応答速度が速いという長所を有していて、次世代ディスプレイ装置として注目されている。

電界発光ディスプレイ装置は、発光層（ＥＭＬ：ＥＭｉｓｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）形成物質によって無機電界発光ディスプレイ装置と有機電界発光ディスプレイ装置とに区分され、このうち、有機電界発光ディスプレイ装置は、無機電界発光ディスプレイ装置に比べて、輝度、駆動電圧及び応答速度特性に優れ、多色化が可能であるという長所を有している。

一般的な有機電界発光ディスプレイ装置に備えられる有機電界発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、相互対向した電極の間に位置する中間層となる。前記中間層には、多様な層が備えられるところ、例えば、ホール注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、ホール輸送層（ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）、ＥＭＬ、電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）または電子注入層（ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）が挙げられる。ＯＬＥＤの場合、このような中間層は、有機物で形成された有機薄膜である。

前記のような構成を有するＯＬＥＤの製造過程で、基板上に形成されるＨＩＬ、ＨＴＬ、ＥＭＬ、ＥＴＬまたはＥＩＬなどの有機薄膜は、蒸着装置を利用して蒸着の方法によって形成されうる。

前記蒸着方法は、一般的に、真空チャンバ内に基板を配置した後、蒸着される物質を入れた加熱容器を加熱してその内部の蒸着される物質を蒸発または昇華させることによって薄膜を製作する。

ＯＬＥＤの薄膜を形成する前記有機物は、１０^−６ないし１０^−７ｔｏｒｒの真空度に２５０ないし４５０℃ほどの温度範囲で蒸発または昇華する。一方、電極材料は、有機材料と比較して、一般的に高温で蒸発するが、このような蒸発温度は、材料の種類によって多様である。一般的に利用されるＭｇは、５００ないし６００℃、Ａｇは、１０００℃以上で蒸発する。また、電極材料として利用されるＡｌは、１０００℃前後で蒸発し、Ｌｉは、３００℃ほどで蒸発する。

前記のような有機材料または電極材料を基板に蒸着させる場合において、最も重要なことは、基板全体にわたって蒸着される膜の厚さが均一にならねばならないという点である。したがって、このように基板に蒸着される薄膜の均一度を最適化させるための努力が多様に試みられている。

蒸着される膜の均一度を高めるための方法としてよく使われることは、単一の蒸着ソースを使用する場合に、基板を回転させるか、または蒸着ソースと基板との距離を最大化させることである。しかし、設備などの問題によって、基板と蒸着ソースとの距離を最大化させるには限界があり、基板を回転させる場合にも、単一の蒸着ソースとしては、蒸着物の入射角によって基板に蒸着される膜の密度（厚さ）が不均一になるという問題がある。

したがって、最近には、前記のような限界を解決し、蒸着ソースと基板との距離を最小化させ、かつ均一度を高めるために、対称形構造の複数の蒸着ソースを使用している。しかし、この場合にも、前記蒸着ソースの位置によって蒸着される薄膜厚さの均一度が低下し、これを防止するためには、多量の蒸着ソースが必要になってコストが増加するという問題点がある。

また、このような対称形構造の複数の蒸着ソースを使用する場合において、基板にマスクを付着して蒸着する場合には、マスクのスリットと基板との間で発生する陰影効果によって、膜の均一度を調節することはさらに難しく、この陰影効果を克服するために、基板と蒸着ソースとの距離を最大に離せねばならないという問題点がある。

このように膜の均一度を調節するにおいて、基板と蒸着ソースとの距離は、非常に重要な因子として作用するが、基板と蒸着ソースとの距離が長くなれば、膜の均一度は高まる。しかし、基板と蒸着ソースとの距離が長くなれば、蒸着率が低下し、蒸着される物質の特性が変化し、かつさらに大きい設備が要求されるという問題点がある。

本発明は、前記のような問題点を含んで色々な問題点を解決するためのものであって、蒸着率が一定であり、再現性が良好な蒸着方法及びそのための蒸着装置を提供することを目的とする。

前記目的及びその他の色々な目的を達成するために、本発明は、薄膜が蒸着される基板を準備するステップと、蒸着材料を加熱して前記基板に蒸着させる複数個の加熱容器が一列に備えられたラインソースを準備するステップと、前記ラインソースを回転させつつ、前記蒸着材料を前記基板に蒸着させるステップと、を備えることを特徴とする蒸着方法を提供する。

このような本発明の他の特徴によれば、前記ラインソースに備えられた各加熱容器の蒸着率を異ならせうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記ラインソースの端部側に備えられた加熱容器であるほどその蒸着率を高めうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記各加熱容器の蒸着率は、前記ラインソースの中央から前記加熱容器が備えられた位置までの距離に比例させうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記ラインソースに備えられた相互隣接した加熱容器間の距離を異ならせうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記ラインソースの端部側に備えられた加熱容器であるほど相互隣接した加熱容器間の距離を狭めうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記ラインソースに備えられた各加熱容器の蒸着率は、同一にできる。

また、本発明は、前記目的を達成するために、蒸着膜が形成される基板を支持する支持部材と、前記基板に蒸着される物質を放出する複数個の加熱容器が一列に備えられたラインソースと、前記ラインソースを回転させうるアクチュエータと、を備えることを特徴とする蒸着装置を提供する。

このような本発明の他の特徴によれば、前記ラインソースに備えられた各加熱容器は、蒸着率を相異ならせうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記ラインソースの端部側に備えられた加熱容器であるほどその蒸着率を高めうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記各加熱容器の蒸着率は、前記ラインソースの中央から前記加熱容器が備えられた位置までの距離に比例させうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記相互隣接した加熱容器間の距離は、同一にできる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記ラインソースに備えられた相互隣接した加熱容器間の距離が異ならせうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記ラインソースの端部側に備えられた加熱容器であるほど相互隣接した加熱容器間の距離を狭めうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記ラインソースに備えられた各加熱容器の蒸着率は同一にできる。

本発明の蒸着方法及びこのための蒸着装置によれば、次のような効果が得られる。

第一に、複数個の加熱容器が備えられたラインソースを回転させ、かつ蒸着して膜を形成することによって、蒸着される膜の厚さ及び密度の均一度を高めうる。

第二に、複数個の加熱容器が備えられたラインソースを備えた蒸着装置において、前記ラインソースの端部側に備えられた加熱容器であるほどその蒸着率を高めることによって、前記蒸着装置によって蒸着される膜の厚さ及び密度の均一度を高めうる。

第三に、複数個の加熱容器が備えられたラインソースを備えた蒸着装置において、前記ラインソースの端部側に備えられた加熱容器であるほど相互隣接した加熱容器間の距離を狭め、前記基板の端部方向であるほど蒸着される物質の量を増加させることによって、前記蒸着装置によって蒸着される膜の厚さ及び密度の均一度を高めうる。

以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明すれば、次の通りである。

図１は、本発明の望ましい第１実施形態による蒸着装置の一部を概略的に示す斜視図である。

前記図面を参照すれば、本実施形態による蒸着装置には、蒸着膜が形成される基板１００を支持する支持部材（図示せず）が備えられており、前記基板１００に蒸着される物質を放出する複数個の加熱容器１２０が一列に備えられたラインソース１１０が備えられており、前記ラインソース１１０を回転させうるアクチュエータ１３０が備えられている。

前記のような構造の蒸着装置の作動を簡単に説明すれば、蒸着される物質を放出する複数個の加熱容器１２０が一列に備えられたラインソース１１０がその下部に備えられたアクチュエータ１３０によって回転されつつ、その上部に配置された基板１００に蒸着される。

前記のような構造の蒸着装置を利用する場合、蒸着される物質を放出する複数個の加熱容器１２０が一列に備えられたラインソース１１０が回転されつつ蒸着されるので、前記ラインソース１１０によって蒸着される基板１００の前記ラインソース１１０方向の面全体に対応するさらに多くの加熱容器が備えられたような効果が発生するので、蒸着装置の製造コストを低減できる。

また、前記のような構造の蒸着装置を利用することによって、蒸着される物質を放出する複数個の加熱容器１２０が一列に備えられたラインソース１１０が回転されつつ蒸着されるので、前記ラインソース１１０によって蒸着される基板１００の前記ラインソース１１０方向の面全体に均一な厚さ及び密度の膜を蒸着できる。

図２は、前述したような蒸着装置を利用して蒸着したとき、蒸着された薄膜の厚さを示すグラフである。横軸は、前記基板１００の中心から前記基板１００の端部方向への一地点までの距離を表すものであって、その単位はｍｍであり、縦軸は、前記地点に蒸着された膜の厚さを表すものであって、その単位はÅである。

図２を参照すれば、基板の中心からの距離が約１２０ｍｍとなる地点以内の領域に蒸着された膜は、その厚さが約３２０Åと均一に蒸着されたことが分かる。

図３は、本発明の望ましい第２実施形態による蒸着装置の作動原理を説明するための概念図であり、図４は、前記実施形態による蒸着装置の一部を概略的に示す断面図である。

前記図２のグラフに示したように、前述した実施形態による蒸着装置を使用する場合、小型基板に蒸着を通じて膜を形成する場合には、均一な厚さ及び密度の膜を形成できる。しかし、最近ディスプレイ装置は、大型化されつつあるところ、大型基板に蒸着を通じて膜を形成する場合には、図２のグラフに示したように、大型基板の端部に蒸着された膜の厚さまたは密度の均一度が低下する。

前記のような現象を防止するための本実施形態による蒸着装置には、図３及び図４を参照すれば、蒸着膜が形成される基板２００を支持する支持部材（図示せず）が備えられ、前記基板２００に蒸着される物質を放出する複数個の加熱容器２２０が一列に備えられたラインソース２１０が備えられ、前記ラインソース２１０を回転させうるアクチュエータ２３０が備えられる。このとき、前記ラインソース２１０に備えられた各加熱容器２２０は、蒸着率が相異なる。

すなわち、図２に示したように、基板の端部方向に行くほど蒸着される膜の厚さが薄くなるところ、したがって、ラインソース２１０の端部側に備えられた加熱容器２２０であるほどその蒸着率を高めることによって、前記膜が薄くなることを防止して、大型基板の端部までも均一な厚さの膜を蒸着させうる。すなわち、前記加熱容器２２０の位置によって蒸着率を異ならせるところ、この場合、各加熱容器２２０の蒸着率を正確に決定することが重要である。

図３を参照して、各加熱容器２２０の蒸着率について説明する。

Ｏは、基板２００の中心を表し、Ａは、前記基板２００の中心Ｏ、すなわち、前記ラインソース２１０の中心からｒほど離れた所に配置された加熱容器２２１によってｄｔという時間の間に物質が蒸着される面積のサイズである。便宜上、前記位置の加熱容器２２１によって前記基板２００の中心からｒの地点からｒ＋ｄｒの地点までの領域に物質が蒸着されると仮定すれば、ｄｔという時間の間に前記ラインソース２１０がｄθの角度ほど回転する場合、ｄｔという時間の間に前記加熱容器２２１によって物質が蒸着される面積Ａは、次の数式１のように表せる。

Ａ＝ｒ・ｄｒ・ｄθ （数式１）

一方、Ａ’は、前記基板２００の中心Ｏ、すなわち、前記ラインソース２１０の中心からｒ’ほど離れた所に配置された加熱容器２２２によって、ｄｔという時間の間に物質が蒸着される面積のサイズである。同様に、便宜上、前記位置の加熱容器２２２によって前記基板２００の中心からｒ’の地点からｒ’＋ｄｒ’の地点までの領域に物質が蒸着されると仮定すれば、ｄｔという同じ時間の間に前記ラインソース２１０がｄθの角度ほど回転する場合、ｄｔという時間の間に前記加熱容器２２２によって物質が蒸着される面積Ａ’は、次の数式２のように表せる。

Ａ’＝ｒ’・ｄｒ’・ｄθ （数式２）

このとき、前記基板２００の面積当たりｍ量の物質が蒸着されれば、前記Ａ面積とＡ’面積とに蒸着される物質の総量をそれぞれＭ及びＭ’というとき、Ｍ及びＭ’は、それぞれ次の数式３及び数式４のように表せる。

Ｍ＝ｍ・Ａ＝ｍ・ｒ・ｄｒ・ｄθ （数式３）

Ｍ’＝ｍ・Ａ’＝ｍ・ｒ’・ｄｒ’・ｄθ （数式４）

したがって、前記ラインソース２１０の中心からｒ地点の加熱容器２２１の蒸着率をＲ、前記ラインソース２１０の中心からｒ’地点の加熱容器２２２の蒸着率をＲ’とすれば、前記蒸着率Ｒ及びＲ’は、それぞれ次の数式５及び数式６のように表せる。

Ｒ＝Ｍ／ｄｔ＝ｍ・ｒ・ｄｒ・ｄθ／ｄｔ （数式５）

Ｒ’＝Ｍ’／ｄｔ＝ｍ・ｒ’・ｄｒ’・ｄθ／ｄｔ （数式６）

したがって、前記数式５及び前記数式６から下記数式７のような関係を導き出せる。

ｍ・ｄθ／ｄｔ＝Ｒ／（ｒ・ｄｒ）＝Ｒ’／（ｒ’・ｄｒ’） （数式７）

このとき、前記ラインソース２１０の中心からｒ地点の加熱容器２２１によって蒸着される部分と、前記ラインソース２１０の中心からｒ’地点の加熱容器２２２によって蒸着される部分において、前記基板２００の中心Ｏから前記基板２００の端部方向への長さであるｄｒ及びｄｒ’は、同じであるので、前記数式７からＲとＲ’との間に下記数式８のような関係があることを導き出せる。

Ｒ’＝（ｒ’／ｒ）・Ｒ （数式８）

前記数式８は、前記各加熱容器２２０の蒸着率は、前記ラインソース２１０の中央から前記加熱容器が備えられた位置までの距離に比例せねばならないことを意味する。

したがって、ラインソース２１０に備えられた各加熱容器２２０の蒸着率を、前記ラインソース２１０の中央から前記加熱容器２２０が備えられた位置までの距離に比例させることによって、大型基板上への物質の蒸着において、均一な厚さ及び密度の膜を蒸着させうる。

図５は、本発明の望ましい第３実施形態による蒸着装置の一部を概略的に示す断面図である。

前記図２のグラフに示したように、前述した第１実施形態による蒸着装置を使用する場合、小型基板に蒸着を通じて膜を形成する場合には、均一な厚さ及び密度の膜を形成できる。しかし、前述したように、最近ディスプレイ装置は、大型化されつつあるところ、大型基板に蒸着を通じて膜を形成する場合には、図２のグラフに示したように、大型基板の端部に蒸着された膜の厚さまたは密度の均一度が低下する。

前記のような現象を防止するための本実施形態による蒸着装置には、図５に示したように、蒸着膜が形成される基板を支持する支持部材（図示せず）が備えられ、前記基板に蒸着される物質を放出する複数個の加熱容器３２０が一列に備えられたラインソース３１０が備えられ、前記ラインソース３１０を回転させうるアクチュエータ３３０が備えられる。このとき、前記ラインソース３１０に備えられた相互隣接した加熱容器３２０間の距離は、相異なる。

すなわち、図２に示したように、基板の端部方向に行くほど蒸着される膜の厚さが薄くなるところ、したがって、ラインソース３１０の端部側に備えられた加熱容器３２０であるほど相互隣接した加熱容器間の距離を狭めて、前記基板の端部方向へ行くほど蒸着される物質の量を増加させることによって、前記膜が薄くなることを防止し、大型基板の端部までも均一な厚さの膜を蒸着させうる。

図６は、本発明の望ましい第４実施形態による蒸着装置の一部を概略的に示す断面図である。

本実施形態による蒸着装置の場合にも、図２に示したように、基板の端部に蒸着された膜の厚さまたは密度の均一度が低下する現象を防止するために、図６に示したように、蒸着膜が形成される基板を支持する支持部材（図示せず）が備えられ、前記基板に蒸着される物質を放出する複数個の加熱容器４２０が一列に備えられたラインソース４１０が備えられ、前記ラインソース４１０を回転させうるアクチュエータ４３０が備えられる。このとき、前記ラインソース４１０に備えられた相互隣接した加熱容器４２０間の距離は相異なっている。また、前述した第３実施形態による蒸着装置とは違って、前記ラインソース４１０の中心から一方向に配置された加熱容器と他方向に配置された加熱容器とを、前記ラインソース４１０の中心を基準として非対称させることによって、前記のようなラインソース４１０を備えた蒸着装置によって蒸着された膜の厚さ及び密度の均一度を高めうる。

本発明は、図面に示した実施形態を参考として説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であることが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。

本発明は、電界発光ディスプレイ装置に関連した技術分野に適用可能である。

本発明の望ましい一実施形態による蒸着装置の一部を概略的に示す斜視図である。 前記蒸着装置を利用して蒸着したとき、蒸着された薄膜の厚さを示すグラフである。 本発明の望ましいさらに他の一実施形態による蒸着装置の作動原理を説明するための概念図である。 前記実施形態による蒸着装置の一部を概略的に示す断面図である。 本発明の望ましいさらに他の一実施形態による蒸着装置の一部を概略的に示す断面図である。 本発明の望ましいさらに他の一実施形態による蒸着装置の一部を概略的に示す断面図である。

符号の説明

１００ 基板
１１０ ラインソース
１２０ 加熱容器
１３０ アクチュエータ

Claims (15)

1. 薄膜が蒸着される基板を準備するステップと、
   蒸着材料を加熱して前記基板に蒸着させる複数個の加熱容器が一列に備えられたラインソースを準備するステップと、
   前記ラインソースを回転させつつ、前記蒸着材料を前記基板に蒸着させるステップと、を備えることを特徴とする蒸着方法。
2. 前記ラインソースに備えられた各加熱容器の蒸着率を異ならせることを特徴とする請求項１に記載の蒸着方法。
3. 前記ラインソースの端部側に備えられた加熱容器であるほどその蒸着率を高めることを特徴とする請求項２に記載の蒸着方法。
4. 前記各加熱容器の蒸着率は、前記ラインソースの中央から前記加熱容器が備えられた位置までの距離に比例させることを特徴とする請求項３に記載の蒸着方法。
5. 前記ラインソースに備えられた相互隣接した加熱容器間の距離を異ならせることを特徴とする請求項１に記載の蒸着方法。
6. 前記ラインソースの端部側に備えられた加熱容器であるほど相互隣接した加熱容器間の距離を狭めることを特徴とする請求項５に記載の蒸着方法。
7. 前記ラインソースに備えられた各加熱容器の蒸着率は、同一にすることを特徴とする請求項６に記載の蒸着方法。
8. 蒸着膜が形成される基板を支持する支持部材と、
   前記基板に蒸着される物質を放出する複数個の加熱容器が一列に備えられたラインソースと、
   前記ラインソースを回転させうるアクチュエータと、を備えることを特徴とする蒸着装置。
9. 前記ラインソースに備えられた各加熱容器は、蒸着率が相異なることを特徴とする請求項８に記載の蒸着装置。
10. 前記ラインソースの端部側に備えられた加熱容器であるほどその蒸着率が高いことを特徴とする請求項９に記載の蒸着装置。
11. 前記各加熱容器の蒸着率は、前記ラインソースの中央から前記加熱容器が備えられた位置までの距離に比例することを特徴とする請求項１０に記載の蒸着装置。
12. 前記相互隣接した加熱容器間の距離は、同じであることを特徴とする請求項１０に記載の蒸着装置。
13. 前記ラインソースに備えられた相互隣接した加熱容器間の距離は相異なることを特徴とする請求項８に記載の蒸着装置。
14. 前記ラインソースの端部側に備えられた加熱容器であるほど相互隣接した加熱容器間の距離が狭まることを特徴とする請求項１３に記載の蒸着装置。
15. 前記ラインソースに備えられた各加熱容器の蒸着率は、同じであることを特徴とする請求項１４に記載の蒸着装置。
    

Images