JP2006152441A - 蒸着ソースおよびそれを備えた蒸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸着率が一定であり，再現性の良い蒸着ソースおよびそれを備えた蒸着装置を提供すること。
【解決手段】開口部を有する加熱容器１３，２３と，加熱容器１３，２３の開口部に結合される，加熱容器１３，２３の開口部の長手方向に沿って複数の孔１７，２７が形成されたカバー１５，２５と，を備え，加熱容器１３，２３の開口部の長手方向に沿って，カバー１５，２５に形成された互いに隣接した孔１７，２７間の距離が変わることを特徴とする蒸着ソースである。
【選択図】図３

Description

本発明は，蒸着ソースおよびそれを備えた蒸着装置に関する。

電界発光（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）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ているだけでなく，応答速度が速いという長所があり，次世代のディスプレイ装置として注目されている。

ＥＬディスプレイ装置は，発光層（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ：ＥＭＬ）形成物質によって無機ＥＬディスプレイ装置と有機ＥＬディスプレイ装置とに区分され，このうち，有機ＥＬディスプレイ装置は，無機ＥＬディスプレイ装置に比べて輝度，駆動電圧および応答速度の特性に優れており，多色化が可能であるという長所を有する。

一般的な有機ＥＬディスプレイ装置に備えられる有機ＥＬ素子には，互いに対向した電極の間に少なくともＥＭＬを備える中間層を有する。上記中間層には，多様な層が備えられうるが，例えば，ホール注入層（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ），ホール輸送層（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ），ＥＭＬ，電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）または電子注入層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＥＩＬ）などを挙げうる。有機ＥＬ素子の場合，このような中間層は，有機物から形成された有機薄膜である。

上記のような構成を有する有機ＥＬ素子を製造する過程で，基板上に形成されるＨＩＬ，ＨＴＬ，ＥＭＬ，ＥＴＬまたはＥＩＬなどの有機薄膜，または電極は，蒸着装置を利用して蒸着の方法により形成されうる。

上記蒸着方法は，一般的に真空チャンバ内に基板を装着した後，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り薄膜を製作する。

有機ＥＬ素子の薄膜をなす上記有機物は，１０^−６〜１０^−７ｔｏｒｒの真空度に約２５０〜４５０℃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マグネシウム（Ｍｇ）は，５００〜６００℃，銀（Ａｇ）は，１０００℃以上で蒸発する。また，電極材料として利用されるアルミニウム（Ａｌ）は，１０００℃内外で蒸発し，リチウム（Ｌｉ）は，約３００℃で蒸発する。

上記のような有機材料または電極材料などを基板に蒸着させるに当って最も重要なのは，基板全体にかけて蒸着される膜厚が均一でなけれ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。

図１は，従来の蒸着ソース１を概略的に示す斜視図である。図１に示すように，蒸着ソース１の前面に複数の孔７が形成されているが，上記孔７を介して，蒸発した内部の物質が放出される。図１のように，従来の蒸着ソース１に形成された孔７は，長手方向に同じ間隔で配置されており，これにより，蒸着した時に形成された薄膜の厚さの分布は，図２に示すような不均一な分布となる。特に，上記蒸着された薄膜が，その端部の方向へ行くほど薄くなるという問題点があった。

従来も，このような問題点に対処しようとして，基板を回転させたり，蒸着ソースと基板との距離を最大化させるなどの発想があった。しかし，設備などの問題等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，蒸着物の入射角によって基板に蒸着される膜の密度が不均一であるという問題点があった。

大韓民国公開特許公報２００３−００７０５３４号 大韓民国公開特許公報２００３−００７４２２４号

そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，蒸着率が一定であり，再現性の良い蒸着ソースおよびそれを備えた，新規かつ改良された蒸着装置を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，長方形の開口部を有する加熱容器と；上記開口部に結合される，上記開口部の長手方向に沿って複数の孔が形成されたカバーと；を備え，上記開口部の長手方向に沿って，上記開口部の中心からの距離に応じて，上記カバーに形成された互いに隣接した孔間の間隔が変化することを特徴とする，蒸着ソースが提供される。

上記カバーに形成された互いに隣接した孔の間隔は，上記開口部の中心から上記開口部の長手方向の端部に近いほど縮まりうる。

上記カバーに形成された孔は，上記開口部の長手方向に一列に形成されていてもよい。

上記カバーは，上記加熱容器と一体に形成されうる

また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，長方形の開口部を有する加熱容器と；上記開口部に結合される，上記開口部の長手方向に沿って複数の孔が形成されたカバーと；を備え，上記開口部の長手方向に沿って，上記開口部の中心からの距離に応じて，上記カバーに形成された上記開口部の短手方向に配置される孔数が変わることを特徴とする，蒸着ソースが提供される。

上記カバーに形成された上記開口部の短手方向に配置される孔数は，上記開口部の中心から上記開口部の長手方向の端部に近いほど増加しうる。

上記開口部の長手方向に互いに隣接した孔の間隔は，上記開口部の長手方向において一定でありうる。

上記開口部の長手方向に互いに隣接した孔の間隔は，上記開口部の中心から上記開口部の長手方向の端部に近いほど減少しうる。

上記カバーに形成された孔の最大直径は，上記開口部の幅より小さくてもよい。

また，上記課題を解決するために，本発明のさらに別の観点によれば，上記カバーは，上記加熱容器と一体に形成されうる。

さらに，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，上記のような蒸着ソースを備えることを特徴とする蒸着装置を提供する。

上記蒸着ソースは，水平方向に蒸着される物質を放出し，上記蒸着装置は，上記蒸着ソースを上記蒸着される物質の放出方向と直交する方向に移動させる移送装置を更に備えうる。

かかる構成により，上記蒸着ソースの長手方向の中心からの距離に応じて，上記カバーの物質放出面から単位面積当りに放出される蒸着物質の放出量を変化させることが可能となる。

以上説明したように本発明によれば，第一に，長方形の開口部を有する加熱容器を備えた蒸着ソースに備えられた孔は，その隣接した孔の間隔を上記開口部の長手方向に沿って変化させることにより，蒸着される薄膜の厚さを調節できる。この場合，隣接した孔の間隔を，その開口部の中心から長手方向の端部に近いほど縮めることにより，均一な厚さの薄膜を蒸着させうる。

第二に，長方形の開口部を有する加熱容器を備えた蒸着ソースに備えられた孔は，上記開口部の短手方向に配置された孔数を，上記開口部の長手方向に沿って変化させることにより，蒸着される薄膜の厚さを調節できる。この場合，上記開口部の短手方向に配置された孔数を，上記開口部の中心から上記開口部の長手方向の端部に近いほど増加させることにより，均一な厚さの薄膜を蒸着させうる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
まず，本発明の第１の実施形態にかかる蒸着ソース１１について説明する。

図３は，本実施形態にかかる蒸着ソース１１を概略的に示す分解斜視図である。図４は，図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切り取った断面を概略的に示す断面図である。図５は，図３の蒸着ソース１１を利用して，蒸着された薄膜の厚さの分布を概略的に示すグラフである。

図３に示すように，本実施形態にかかる蒸着ソース１１は，長方形の開口部を有する加熱容器１３と，上記加熱容器１３の開口部に結合されるカバー１５と，を備える。上記カバー１５には，複数の孔１７が形成されており，上記孔１７を介して上記加熱容器の内部１３ａに配置された蒸着物質が放出される。もちろん，上記加熱容器１３を加熱する熱線（図示せず）も備えられうるなど，多様な変形が可能である。

上記カバー１５に形成された孔１７は，上記加熱容器１３の開口部の長手方向（すなわち，図３のｙ方向）に一列で形成されている。そして，上記加熱容器１３の開口部の長手方向（すなわち，ｙ方向または−ｙ方向）に沿って，上記カバー１５に形成された互いに隣接した孔１７は，孔１７間の距離が異なるように配置されている。これは，互いに隣接した孔１７間の距離を変えることにより，同じ間隔で孔が配置された場合において蒸着される薄膜が薄くなってしまう部分に対し，蒸着物質を放出する孔を相対的に多く割当させるためである。かかる構成により，蒸着される薄膜の厚さを均一にすることができる。

孔が同じ間隔で配置される場合，図２に示すように，蒸着された薄膜の端部へ行くほど，蒸着された薄膜は薄くなる。したがって，図３に示すように，上記カバー１５に形成された互いに隣接した孔１７間の距離が，上記加熱容器１３の開口部の中心から上記加熱容器１３の開口部の長手方向（すなわち，上記カバー１５の中心からｙ方向または−ｙ方向）へ行くほど近くなるようにすることが好ましい。このように互いに隣接した孔１７間の間隔を変化させることにより，蒸着される薄膜の厚さを均一にすることができる。

このとき，上記カバー１５に形成された互いに隣接した孔１７間の距離は，シミュレーションにより決定できる。すなわち，基板上の任意の点に対して，１つの孔１７から放出された蒸着物質により形成される薄膜の厚さを経験的に法則化し，複数の互いに隣接した孔１７から放出された蒸着物質が積層して形成する薄膜の厚さを上記法則に基いて計算することができる。つまり，互いに隣接した孔１７間の間隔を変更しながら，上記計算を反復して実行することにより，最適な孔１７間の配置を決定することができる。具体的には，蒸着される物質の質量流量をｍ，形状係数をｎ，蒸着ソース１１から蒸着が行われる基板までの距離をＳ，蒸着される物質の密度をρ，放射角をΦ，そして，入射角をθとした場合，上記Φ，θおよび物質を放出する孔１７の位置により特定される基板上の特定地点で蒸着される薄膜の厚さｄは，次式の通りである。

ここで，質量流量ｍとは，上記蒸着ソース１１から噴出される蒸着物質の流量を示すものであって，これは，温度等により決定される定数である。形状係数ｎは，蒸着される物質が噴出される概略的な形態を示すものであって，これは，主に蒸着ソース１１の孔１７の形状または蒸着される物質の材料により決定される定数である。そして，放射角Φは，蒸着ソース１１の孔１７からの放射角を示す。また，蒸着される物質が噴出される概略的な形態は，各孔１７において鐘状に表現できる。そのような鐘状の内部の一地点と物質を噴出する孔１７を連結した線分と，上記孔１７の前面に配置される基板の垂線との間の角度が放射角Φである。さらに，入射角θは，基板の一地点において蒸着される物質が入射する角度を示す。

上記のように，蒸着ソース１１の孔１７の形状または蒸着が行われる温度などを要素とした特定条件下で，蒸着される薄膜の厚さをシミュレーションにより計算できる。このような計算により上記特定条件下で薄膜を均一な厚さに蒸着するための孔１７間の間隔を決定できる。このような過程により，蒸着ソース１１に形成される孔１７の位置を予め計算して蒸着することにより，均一な厚さの薄膜を蒸着できる。その結果，上記カバー１５に形成された互いに隣接した孔１７間の距離は，上記加熱容器１３の開口部の中心から上記加熱容器１３の開口部の長手方向へ行くほど（すなわち，上記カバー１５の中心からｙ方向または−ｙ方向へ行くほど）近くなる。

もちろん，蒸着される薄膜の厚さが不均一であるために，特定部分の厚薄を調整しなければならない場合にも，上記加熱容器１３の開口部の長手方向（すなわち，図３のｙ方向または−ｙ方向）に沿って，上記カバー１５に形成された互いに隣接した孔１７間の距離を適切に変えることによりこれを具現できる。

図３では，上記カバー１５に複数の孔１７が一列に配置された形態を示したが，本発明にかかる実施形態としては，上記複数の孔１７を複数列に配置することも可能であり，蒸着ソース１１の中心から長手方向に向かって互いに隣接する孔１７間の距離が縮まるように所要の孔１７が配置されていれば足る。

本実施形態では，上記蒸着ソース１１の内部１３ａに蒸着される物質を配置し，これを加熱して蒸発または昇華させ，カバー１５に形成された孔１７を介して外部に放出させることにより，基板などの所定の蒸着対象物に蒸着させる。

ところで，蒸着される物質が上記孔１７を介して外部に噴出される速度が速いほど，蒸着が効率的に行われる。したがって，その噴出される速度を速めるために，上記蒸着ソース１１の内部１３ａの圧力を大きくすることが好ましい。そのため，上記カバー１５に形成された孔１７の最大直径ｒ１を，上記加熱容器１３の開口部の間隔ｒ２より十分に小さくすることが好ましい。これにより，蒸着される物質が噴出される速度を速めて，蒸着を効率的に行える。

図５は，上記のような本実施形態にかかる蒸着ソースを使用して蒸着された薄膜の厚さの分布を概略的に示すグラフである。図５のグラフから分かるように，全領域にかけて均一な厚さの薄膜が蒸着されたことが分かる。

図３および図４に示す蒸着ソースの場合には，孔１７が形成されたカバー１５および加熱容器１３が別途に製造されて，それらが結合される構造になっている。しかし，図６に示すように，上記カバー１５が上記加熱容器１３と一体に形成されることも可能である。図３および図４に示す蒸着ソースの場合には，上記カバーを加熱容器から分離させた上で，上記加熱容器の内部に，蒸着される物質が配置される。図６に示す実施形態の場合には，上記蒸着ソースの一部に開口部およびその蓋などを備えて，蒸着される物質がその内部に挿入される。

（第２の実施形態）
まず，本発明の第２の実施形態にかかる蒸着ソース２１について説明する。

図７は，本実施形態にかかる蒸着ソース２１を概略的に示す斜視図である。

図７に示すように，本実施形態にかかる蒸着ソース２１には，長方形の開口部を有する加熱容器２３および上記加熱容器２３の開口部に結合されるカバー２５が備えられる。また，上記カバー２５には，複数の孔２７が形成される。

本実施形態にかかる蒸着ソース２１が，上記第１の実施形態にかかる蒸着ソース１１と異なる点は，上記加熱容器２３の開口部の長手方向に沿って，上記カバー２５に形成された上記加熱容器２３の開口部の短手方向に配置された孔２７の個数が変わるようになっているということである。ここで，上記加熱容器２３の開口部の長手方向は，図７のｙ方向または−ｙ方向になり，上記加熱容器２３の開口部の短手方向は，図７のｚ方向または−ｚ方向になる。

本実施形態では，上記加熱容器２３の開口部の長手方向に沿って，上記カバー２５に形成された上記加熱容器２３の開口部の短手方向に配置された孔２７の個数を変える。これは，同じ個数で孔が配置された場合に，蒸着される薄膜が薄くなる部分に対し，相対的に多くの孔を配置するためである。これにより，蒸着される薄膜の厚さを均一にすることができる。

図２に示すように，従来の蒸着ソース１を使用する場合，蒸着された薄膜の端部へ行くほど蒸着された薄膜が薄くなる。したがって，上記カバー２５に形成された上記加熱容器２３の開口部の短手方向に配置される孔数を，上記加熱容器２３の開口部の中心から上記加熱容器２３の開口部の長手方向の端部に近いほど増加させることが好ましい。これにより，蒸着される薄膜の厚さを均一にすることができる。

また，上記加熱容器２３の開口部の長手方向に互いに隣接した孔間の距離Ｗを，上記加熱容器２３の開口部の長手方向において一定にすることができる。もちろん，上記第１の実施形態にかかる蒸着ソース１１のように，上記加熱容器２３の開口部の長手方向に互いに隣接した孔間の距離Ｗを，上記加熱容器２３の開口部の中心から上記加熱容器２３の開口部の長手方向の端部に近いほど縮めることも可能である。また，上記第１の実施形態にかかる蒸着ソース１１の変形例で説明したように，上記カバー２５と上記加熱容器２３とを一体に形成させるなど，多様な変形が可能であるということは言うまでもない。

以下では，上記第１実施形態および上記第２実施形態と，これらの変形を含む本実施形態にかかる蒸着ソースを備えた蒸着装置の構成について説明する。

図８は，上記のような蒸着ソースを備えた蒸着装置を概略的に示す概念図である。

図８に示すように，本実施形態にかかる蒸着装置には，その内部にチャンバ１１１が備えられる。上記チャンバ１１１には，蒸着しようとする基板１００を支持する基板支持部１１２と，上記基板１００に密着して，蒸着しようとするパターンのスリットが形成された蒸着マスク１１３，上記蒸着マスク１１３を支持する支持手段１１３ａ，および上記蒸着マスク１１３を間に置いて，上記基板１００と対応するように配置される蒸着ソース１０３が備えられている。そして，蒸着マスク１１３を上記基板１００に密着させるための手段が更に備えられうる。

上記基板１００を支持する基板支持部１１２は，基板１００の蒸着しようとする面が上記蒸着ソース１０３の蒸着物質を放出する面と対向するように，基板１００を支持する。そして，本実施形態にかかる蒸着装置は，上記基板１００が自重により落下することを防止するために，上記基板１００を垂直に配置させる。これにより，上記垂直に配置された基板１００に蒸着される物質を放出する蒸着ソース１０３は，水平方向に蒸着される物質を放出しうる。また，上記蒸着ソース１０３が蒸着物質の放出方向に垂直な方向へと移動しつつ蒸着を行えるように，上記蒸着ソース１０３を移動させる移送装置１１４が更に備えられうる。

ここでは，物質を蒸着する対象となる基盤１００の重量も考慮した実際的な配置を例示したが，本実施形態にかかる蒸着ソース１０３は，必ずしも水平方向に蒸着物質を放出するように配置されていなくてもよい。つまり，基盤１００は，その材質や形状，重量等に応じて最適に配置され，これに適合する方向（例えば，基盤１００に垂直な方向）に蒸着物質の放出方向を設定することができる。

また，上記各部の配置は，図８に示す実施形態にのみ限定されるものではなく，複数の蒸着ソース１０３が備えられていてもよい。

上記のような蒸着装置において，本実施形態にかかる蒸着ソースを利用することにより，上記基板１００に有機膜または金属膜などを均一に蒸着でき，これにより，全画面において均一な画像を再現できる有機ＥＬディスプレイ装置などを製造できる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，本発明にかかる上記各実施形態において，加熱容器の開口部の形状を長方形として説明したが，上記開口部に接合されるカバーに蒸着物質を放出する所要の複数の孔を形成できる形態であれば足りる。したがって，矩形や多角形，楕円形等を含む多様な形状が可能である。また，カバーと加熱容器が一体形成される場合にも，多面体等を含む多様な形状が可能である。

本発明は，蒸着ソースおよびそれを備えた蒸着装置に適用可能である。

従来の蒸着ソースを概略的に示す斜視図である。 図１の蒸着ソースを利用して蒸着された薄膜の厚さの分布を概略的に示すグラフである。 本発明の好適な一実施形態にかかる蒸着ソースを概略的に示す分解斜視図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切り取った断面を概略的に示す断面図である。 図３の蒸着ソースを利用して蒸着された薄膜の厚さの分布を概略的に示すグラフである。 図５の変形例を概略的に示す断面図である。 本発明の好適な他の一実施形態にかかる蒸着ソースを概略的に示す斜視図である。 本発明の実施形態にかかる蒸着装置を概略的に示す概念図である。

符号の説明

１３，２３ 加熱容器
１５，２５ カバー
１７，２７ 孔

Claims (15)

1. 長方形の開口部を有する加熱容器と；
   前記開口部に結合される，前記開口部の長手方向に沿って複数の孔が形成されたカバーと；
   を備え，
   前記開口部の長手方向に沿って，前記開口部の中心からの距離に応じて，前記カバーに形成された互いに隣接した孔の間隔が変化することを特徴とする，蒸着ソース。
2. 前記カバーに形成された互いに隣接した孔の間隔は，前記開口部の中心から前記開口部の長手方向の端部に近いほど縮まることを特徴とする，請求項１に記載の蒸着ソース。
3. 前記カバーに形成された孔は，前記開口部の長手方向に一列に形成されていることを特徴とする，請求項１に記載の蒸着ソース。
4. 前記カバーに形成された孔の最大直径は，前記開口部の幅より小さいことを特徴とする，請求項１に記載の蒸着ソース。
5. 前記カバーは，前記加熱容器と一体に形成されることを特徴とする，請求項１に記載の蒸着ソース。
6. 長方形の開口部を有する加熱容器と；
   前記開口部に結合される，前記開口部の長手方向に沿って複数の孔が形成されたカバーと；を備え，
   前記開口部の長手方向に沿って，前記開口部の中心からの距離に応じて，前記カバーに形成された前記開口部の短手方向に配置される孔数が変わることを特徴とする，蒸着ソース。
7. 前記カバーに形成された前記開口部の短手方向に配置される孔数は，前記開口部の中心から前記開口部の長手方向の端部に近いほど増加することを特徴とする，請求項６に記載の蒸着ソース。
8. 前記開口部の長手方向に互いに隣接した孔の間隔は，前記開口部の長手方向において一定であることを特徴とする，請求項６に記載の蒸着ソース。
9. 前記開口部の長手方向に互いに隣接した孔の間隔は，前記開口部の中心から前記開口部の長手方向の端部に近いほど減少することを特徴とする，請求項６に記載の蒸着ソース。
10. 前記カバーに形成された孔の最大直径は，前記開口部の幅より小さいことを特徴とする，請求項６に記載の蒸着ソース。
11. 前記カバーは，前記加熱容器と一体に形成されることを特徴とする，請求項６に記載の蒸着ソース。
12. 請求項１に記載の蒸着ソースを備えることを特徴とする，蒸着装置。
13. 前記蒸着ソースは，水平方向に蒸着される物質を放出し，前記蒸着装置は，前記蒸着ソースを前記蒸着される物質の放出方向と直交する方向に移動させる移送装置を更に備えることを特徴とする，請求項１２に記載の蒸着装置。
14. 請求項６に記載の蒸着ソースを備えることを特徴とする，蒸着装置。
15. 前記蒸着ソースは，水平方向に蒸着される物質を放出し，前記蒸着装置は，前記蒸着ソースを前記蒸着される物質の放出方向と直交する方向に移動させる移送装置を更に備えることを特徴とする，請求項１４に記載の蒸着装置。
    
    
    
    
    

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