JP2006274284A - Flow rate control device for evaporation material, and vapor deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸発源で蒸発された蒸発材料を蒸着室に移送する蒸発材料移送管に設けられる蒸発材料の流量制御装置および蒸着装置に関するものである。 The present invention relates to an evaporation material flow rate control device and an evaporation apparatus provided in an evaporation material transfer pipe for transferring an evaporation material evaporated by an evaporation source to an evaporation chamber.
例えば、有機EL材料を用いたパネルディスプレイは、有機材料などの蒸着材料がガラス基板などの被蒸着部材に蒸着されることにより形成されている。
通常、蒸着材料は坩堝で加熱され、この蒸発した蒸発材料は真空容器内に導かれるとともに当該真空容器内に配置された被蒸着部材の表面に放出されて蒸着(所謂、成膜)が行われている。
For example, a panel display using an organic EL material is formed by evaporating an evaporation material such as an organic material on an evaporation target member such as a glass substrate.
Usually, the vapor deposition material is heated in a crucible, and the evaporated vaporized material is introduced into the vacuum vessel and discharged onto the surface of a vapor deposition member disposed in the vacuum vessel to perform vapor deposition (so-called film formation). ing.
そして、通常、蒸着膜の厚さを均一にするために、坩堝から蒸着室内への蒸発材料の移送管の途中に、流量制御バルブが介装されて、蒸発材料の供給量が制御されている。
また、蒸着材料の種類を交換する際にも、すなわち蒸着開始時および蒸着終了時に、蒸発材料の供給量を制御する必要がある。
Usually, in order to make the thickness of the vapor deposition film uniform, a flow rate control valve is interposed in the middle of a transfer pipe for the vaporization material from the crucible to the vapor deposition chamber to control the supply amount of the vaporization material. .
In addition, when changing the type of vapor deposition material, that is, at the start of vapor deposition and at the end of vapor deposition, it is necessary to control the supply amount of the vaporized material.
このため、このような場合、坩堝と蒸着室との間の蒸発材料の移送管の途中に、流量制御バルブが介装されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、流量制御バルブとしては、通常の仕切弁が用いられており、蒸発材料の移送管内を流れる蒸発材料は、粘性流となるため、スムースに流れない場合があり、また蒸着材料を交換する際に、仕切弁が開閉されることになるが、このとき、弁体の近傍に蒸発材料が溜まったりし、蒸発材料の供給再開時に、その濃度が変化してしまい、膜厚が不均一になるという惧れが生じる。 By the way, a normal gate valve is used as the flow control valve, and the evaporating material flowing in the evaporating material transfer pipe becomes a viscous flow, so it may not flow smoothly. In addition, the gate valve is opened and closed. At this time, evaporating material accumulates in the vicinity of the valve body, and when the supply of evaporating material is resumed, the concentration changes and the film thickness becomes non-uniform. There is a fear.
そこで、本発明は、蒸発材料の移送管において、管内の流れをスムースにするとともに、弁開閉時においても、蒸発材料の濃度が変化するのを抑制し得る蒸発材料の流量制御装置およびこの流量制御装置を用いた蒸着装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a flow control device for an evaporative material that can smooth the flow in the evaporative material transfer pipe and can also prevent the concentration of the evaporative material from changing even when the valve is opened and closed. It aims at providing the vapor deposition apparatus using an apparatus.
上記課題を解決するため、本発明の請求項1に係る蒸発材料の流量制御装置は、蒸発源で蒸発された蒸発材料を蒸着室に移送する蒸発材料移送管に設けられる蒸発材料の流量制御装置であって、
蒸発材料移送管内の途中に配置されて且つ連通用開口穴が形成された仕切部材と、
上記連通用開口穴に対して移動自在に設けられて当該連通用開口穴を開閉し得る円錐状部が先端に形成されたニードル弁体と、
このニードル弁体を上記連通用開口穴に対して移動させてその円錐状部により当該連通用開口穴を開閉させる開閉手段と、
上記ニードル弁体を挿通されて先端部が円錐状部の中心から外方に突出するように設けられるとともに先端部に不活性ガスを放出するガス放出穴が形成されたガス放出管と、
上記ニードル弁体側と蒸発材料移送管側との間に設けられた密封手段とから構成したものである。
In order to solve the above-described problem, the evaporative material flow rate control device according to
A partition member disposed in the middle of the evaporating material transfer pipe and having a communication opening hole;
A needle valve body which is provided movably with respect to the communication opening hole and has a conical portion formed at the tip thereof capable of opening and closing the communication opening hole;
Opening and closing means for moving the needle valve body with respect to the communication opening hole and opening and closing the communication opening hole by the conical portion;
A gas discharge pipe which is inserted through the needle valve body and provided with a distal end projecting outward from the center of the conical section and having a gas ejection hole for discharging an inert gas at the distal end; and
It comprises sealing means provided between the needle valve body side and the evaporating material transfer pipe side.
また、本発明の請求項2に係る蒸発材料の流量制御装置は、請求項1に記載の流量制御装置におけるニードル弁体の先端寄り内部にヒータを配置したものである。
さらに、本発明の請求項3に係る蒸着装置は、一つの蒸着室と複数の蒸発源を具備するとともに、各蒸発源にて蒸発された蒸発材料を上記蒸着室に導く蒸発材料移送管を、蒸発源側の分岐管部と、蒸着室側の合流管部とから構成し、
且つ上記蒸発材料移送管の各分岐管部に、請求項1または2に記載の流量制御装置を配置したものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a flow rate control device for an evaporating material, in which a heater is disposed inside the tip of the needle valve body in the flow control device according to the first aspect.
Furthermore, the vapor deposition apparatus according to
The flow rate control device according to
また、本発明の請求項4に係る蒸着装置は、請求項3に記載の蒸着装置における使用中の蒸発源からの蒸発材料流量を制御している流量制御装置のニードル弁体の開度量に基づき、次に使用される蒸発源の予備加熱開始時期を求めるとともに当該蒸発源の予備加熱を開始させる制御手段を備えたものである。
Moreover, the vapor deposition apparatus which concerns on
さらに、本発明の請求項5に係る蒸着装置は、請求項4に記載の蒸着装置において、被蒸着面での蒸着レートを検出する蒸着レート検出手段が備えられるとともに、
制御手段に、蒸発源を切り替える際に、上記蒸着レート検出手段にて検出される検出蒸着レートが設定値となるように、切り替えに係る両蒸発源に対応する各流量制御装置をそれぞれ制御する機能を具備させたものである。
Furthermore, the vapor deposition apparatus according to
The function of controlling each flow rate control device corresponding to both evaporation sources related to the switching so that the detected vapor deposition rate detected by the vapor deposition rate detection means becomes a set value when the evaporation source is switched to the control means. Is provided.
請求項1または請求項2に記載の流量制御装置の構成によると、蒸発材料移送管の途中に設けられた仕切部材に形成された連通用開口穴を開閉して流量制御を行うニードル弁体内に、その先端から不活性ガスを放出し得るガス放出管を挿通させたので、蒸発材料移送管内では粘性流の様相を呈して流れる蒸発材料を、拡散用容器内の希薄流のようにスムースに流すことができ、したがって蒸着膜の膜厚の均一化をより向上させることができるとともに、ニードル弁体の開閉時においても、その周囲に滞留する蒸発材料を誘引することができるため、膜厚の均一化に一層貢献することができる。
According to the configuration of the flow rate control device according to
また、請求項3に記載の蒸着装置の構成によると、複数の蒸発源を設けたので、これらを切り替えることにより連続的に蒸着作業を行うことができ、したがって作業効率の向上を図ることができる。
Moreover, according to the structure of the vapor deposition apparatus of
また、請求項4に記載の蒸着装置の構成によると、現在、使用中の蒸発源の蒸着材料の残料を把握することができ、それに応じて、次に使用する蒸発源の蒸着材料の予備加熱を開始することができる。これにより、有機EL材料などを長時間加熱することにより劣化する有機EL材料などの高価な蒸着材料を、不要に長時間加熱することを防止することができる。
Moreover, according to the structure of the vapor deposition apparatus of
さらに、請求項5に記載の蒸着装置の構成によると、1つの蒸発源における蒸着材料を使い切る際に、蒸着レートが低下するのを防止することができる。すなわち、蒸着作業効率を下げることなく、蒸着材料を使い切ることができる。
Furthermore, according to the structure of the vapor deposition apparatus of
[実施の形態1]
以下、本発明の実施の形態1に係る蒸発材料の流量制御装置を、図1〜図6に基づき説明する。
[Embodiment 1]
Hereinafter, the evaporative material flow rate control apparatus according to
本実施の形態1においては、有機ELディスプレイの表示部を製造する場合、すなわち有機材料をガラス基板の表面に蒸着させるための蒸着装置に設けられる場合について説明する。
In this
まず、蒸着装置の概略構成について、図1に基づき説明する。
この蒸着装置1には、被蒸着部材であるガラス基板2が、その蒸着面が下方となるように配置される蒸着用容器(蒸着室)3と、この蒸着用容器3の下方位置に配置されて有機材料の蒸発(以下、有機材料を蒸着材料といい、蒸発した有機材料を蒸発材料という)を行う坩堝を備えた蒸発源4と、上記蒸着用容器3内で且つ坩堝4の上部に配置されて蒸発材料をガラス基板2の被蒸着面(図面上では下面である)全体に亘ってほぼ均一に放出するための拡散用容器(拡散室または拡散用空間ともいう)5と、上記蒸発源4とこの拡散用容器5との間に上下方向で設けられて蒸発源4からの蒸発材料を当該拡散用容器5に移送するための蒸発材料移送管(以下、単に、移送管と称す)6と、この移送管6の途中に具備された蒸発材料の流量制御装置7と、途中に開閉弁(図示せず)を有する配管8aを介して上記蒸着用容器3に接続されて当該容器内の空気を排出して真空下(所定の真空度下)にするための排気装置8とが具備されている。なお、蒸発源4にも、途中に開閉弁(図示せず)を有する接続配管9aを介して、その内部の空気を排出して真空下(所定の真空度下)にするための排気装置9が接続されている。勿論、図示しないが、蒸着用容器3には、ガラス基板2を交換するための開口部および開閉蓋が設けられるとともに、蒸発源4には、坩堝を交換するための開口部および開閉蓋が設けられており、また蒸着用容器3および蒸発源4の内部を、排気装置8,9により真空にする際には、各接続配管8a,9aに設けられた開閉弁が開かれる。
First, a schematic configuration of the vapor deposition apparatus will be described with reference to FIG.
In this
次に、上記流量制御装置7を、図2〜図4に基づき説明する。
この流量制御装置7は、図2および図3に示すように、移送管6内に配置されて当該管内流路を遮るように配置されるとともに、側面視が階段形状に、すなわち上段水平部11a、円錐形状の連通用開口穴(以下、単に、開口穴と称す)12が形成された中段鉛直部(鉛直壁部)11bおよび下段水平部11cからなる仕切部材11と、この仕切部材11に対応する位置、言い換えれば上記開口穴12に対応する位置で移送管6の側壁部を貫通するように水平方向で取り付けられた流量制御弁13とから構成されている。
Next, the said
As shown in FIGS. 2 and 3, the
この流量制御弁13は、上記開口穴12に対応する位置の移送管6の側壁部に形成された開口部6aの外周に水平方向で取り付けられた筒状ガイド体14と、この筒状ガイド体14内に、後端部に設けられた環状フランジ部15aを介して水平方向で移動自在に案内されるとともに先端に上記開口穴12を開閉自在な円錐状部15bが形成された筒状のニードル弁体15と、このニードル弁体15の内部に且つ先端から突出するように挿通されるとともに先端上面側に移送管6の下流側に不活性ガスを放出し得るガス放出穴16aが形成されたガス供給管16と、このガス供給管16の途中に設けられて不活性ガスの流量を制御し得るガス用開閉弁17と、上記ニードル弁体15を水平方向(開口穴12に直交する方向でもある)で往復移動(接近離間)させてその円錐状部15bにより開口穴12を開閉させる開閉手段(移動手段でもある)18と、上記ガス用開閉弁17および開閉手段18を制御する開閉制御手段19と、上記ニードル弁体15を移送管6の開口部6aに配置した際の密封を行うために当該開口部6aとニードル弁体15の後部に形成された筒状ガイド体14との摺動部である環状フランジ部15aとの間に亘って設けられた密封手段であるベローズ21と、上記ニードル弁体15の先端側の内部に配置された弁体用ヒータ(例えば、ニクロム線が用いられる)22と、同じくニードル弁体15の外周および当該ニードル弁体15の取り付け近傍における移送管6の周囲に巻き付けられた管用ヒータ(例えば、ニクロム線が用いられる)23と、少なくとも上記弁体用ヒータ22を制御するヒータ制御手段24とから構成されている。
The flow
上記開閉手段18は、ニードル弁体15の環状フランジ部15aの後端面に取り付けられるとともに中央にねじ穴25aが形成された係合板体25と、この係合板体25のねじ穴25aに螺挿された棒状おねじ体26と、この棒状おねじ体26を正逆回転させる電動機27とから構成されている。
The opening /
そして、上記開閉制御手段19は、図4に示すように、蒸着用容器3内のガラス基板2の被蒸着面での蒸着レートが設定値(以下、設定レートという)となるように、ニードル弁体15およびガス用開閉弁17を制御するもので、設定レートを設定する蒸着レート設定部31と、ガラス基板2の被蒸着面での蒸着レートを検出する蒸着レート検出器(例えば、被蒸着面近傍に配置された膜厚検出器および当該膜厚検出器にて検出された膜厚を入力して蒸着レートを演算する蒸着レート演算部から構成されている)32と、この蒸着レート検出器32にて検出された検出蒸着レートおよび蒸着レート設定部31からの設定レートを入力して両レートの偏差がなくなるように、ニードル弁体15を移動させる電動機27およびガス供給管16に設けられたガス用開閉弁17を制御する演算制御部33とから構成されている。
Then, as shown in FIG. 4, the opening / closing control means 19 is configured so that the deposition rate on the deposition surface of the
すなわち、この演算制御部33により、検出蒸着レートが少ない場合には、ニードル弁体15を後退させて円錐状部15bを開口穴12に対して離間させることにより開口穴12を開き、移送管6内における上流側流路Aから下流側流路Bに移動する蒸発材料Cの流量が増やされ、また、検出蒸着レートが多い場合には、ニードル弁体15を前進させて、移送管6内における上流側流路Aから下流側流路Bに移動する蒸発材料Cの流量が減らされる。
That is, when the detected vapor deposition rate is low, the
このとき、不活性ガスの供給量についても、演算制御部33により、蒸発材料Cの流量に応じて制御(増減)が行われている。この不活性ガスの供給量の制御については、例えば蒸発材料Cの流量(ニードル弁体の開度でもある)を段階的に区分するとともに、この区分と使用する蒸着材料に応じて、その供給量が予め決定されている。
At this time, the supply amount of the inert gas is also controlled (increased / decreased) according to the flow rate of the evaporation material C by the
また、上記ヒータ制御手段24は、図2に示すように、少なくともニードル弁体15の先端部の温度を所定温度に維持するためのもので、ニードル弁体15の先端部の内側に配置された温度検出器(例えば、熱電対が用いられる)35と、この温度検出器35からの検出温度を入力するとともに設定温度との温度偏差を求め、この温度偏差がなくなるように弁体用ヒータ22に供給する電力を制御する電力制御部36とから構成されている。
Further, as shown in FIG. 2, the heater control means 24 is for maintaining at least the temperature of the tip of the
なお、管用ヒータ23についても、一定の電力が供給されるように構成されているが、上記電力制御部36により、当該管用ヒータ23の電力を制御するようにしてもよい。
また、上記開口穴12の内面形状については、上述したように、ニードル弁体15の円錐状部15bの外面形状に合致する円錐状にされており、さらにニードル弁体15の先端平面部15cには仕切部材11の中段鉛直部11bの表面に当接する環状突出部15dが形成されて、開口穴12を閉鎖した際のリークが防止されている。なお、この環状突出部15dの替わりに、金属製のO−リングを装着してもよい。
The
Further, as described above, the inner surface shape of the
上記蒸着装置1において、蒸着用容器3内でガラス基板2への有機材料の蒸着(成膜)を行う場合について説明する。
この蒸着装置1全体が所定の真空下にされている状態において、蒸着材料が充填された蒸発源4が所定温度に加熱されると、蒸着材料が蒸発し、この蒸発した蒸発材料は移送管6内を上昇する。
The case where the
When the
そして、図5に示すように、開閉手段18によりニードル弁体15が後退されて開口穴12が開かれると、その開口面積に応じた流量でもって蒸発材料(蒸発フラックスともいう)Cが拡散用容器5内に移動される。
As shown in FIG. 5, when the
この移動時においては、ガス供給管16の先端のガス放出穴16aからアルゴンガスなどの不活性ガスが上方(下流側)に向かって噴出され、この噴出された不活性ガスの上昇流により蒸発材料が拡散用容器5内に誘引されるため、移送管6内では粘性流となる蒸発材料がスムースに移動する。すなわち、移送管6内での蒸発材料の粘性による滞留が改善されることになる。
During this movement, an inert gas such as argon gas is jetted upward (downstream) from the
そして、蒸着時におけるニードル弁体15の開度および不活性ガスの放出量については、上述したように、演算制御部33にて、被蒸着面での蒸着レートが設定レートとなるように制御されている。勿論、フィードバック制御が用いられている。
As described above, the opening degree of the
また、蒸着が終了する場合、若しくは蒸着材料を交換する場合には、ニードル弁体15が閉じられるが、閉じられた直後においても、ガス供給管16のガス放出穴16aから不活性ガスが放出されているため、仕切部材11の付近、特に隅部に滞留している蒸発材料についても、不活性ガスの上昇流により、拡散用容器5まで確実に移動される。
When the vapor deposition is completed or when the vapor deposition material is exchanged, the
すなわち、蒸発材料は、移送管6内では粘性流の様相を呈しているが、不活性ガスの放出により流れがスムースとなり、したがってニードル弁体15の開閉時における流量をグラフで示すと、図6のようになる。なお、図6において、不活性ガスを放出させている場合を実線で示し、不活性ガスを用いない場合を破線にて示す。
That is, the evaporating material is in the form of a viscous flow in the
図6の実線で示すように、ニードル弁体15の開時および閉時における蒸発材料の蒸着レートの変化を見ると、破線で示す従来の場合に比べて、時間遅れが殆ど発生しておらず、制御性能が向上していることがよく分かる。
As shown by the solid line in FIG. 6, when the change in the evaporation rate of the evaporation material when the
言い換えると、粘性に起因するニードル弁体15の開時の放出遅れおよびニードル弁体15の閉時における下流側での残留分のだらだらとした放出(移動)が改善されるため、ガラス基板2の交換時間および蒸着時間の短縮を図ることができ、また時間遅れが発生しないため、別途、シャッターを備える必要がなくなるとともに、検出蒸着レートに基づく制御性が向上するため、膜厚が不均一になるのを防止することができる。
In other words, since the release delay when the
このように、蒸発材料の移送管6の途中に設けられた仕切部材11に形成された開口穴12を開閉して流量制御を行うニードル弁体15内に、その先端から不活性ガスを放出し得るガス放出管16を挿通させたので、移送管6内では粘性流の様相を呈して流れる蒸発材料を、拡散用容器5内での希薄流のようにスムースに流すことができ、したがって蒸着膜の膜厚の均一化をより向上させることができるとともに、ニードル弁体15の開閉時においても、その周囲(例えば隅部)に滞留する蒸発材料を誘引することができるため、ガラス基板交換や蒸着などの作業時間の改善および膜厚の均一化に一層貢献することができる。
In this manner, the inert gas is released from the tip of the
より具体的に説明すれば、蒸発材料が有機EL用の材料である場合、材料の分子量が大きく且つ蒸発後の状態(フラックス状態)では粘性抵抗が高くなるため、移送管6内および開口穴12とニードル弁体15との間を通過する際のコンダクタンスによりニードル弁体15の開閉時における流量制御の応答速度(制御精度)が遅くなって所定膜厚に対する誤差が大きくなるのを、防止することができる。
More specifically, when the evaporation material is a material for organic EL, the molecular weight of the material is large and the viscosity resistance becomes high in the state after evaporation (flux state). To prevent the flow rate control response speed (control accuracy) when the
また、不活性ガスの放出による蒸発材料の流れをスムースに行わせる他に、少なくともニードル弁体15自体に弁体用ヒータ22を設けたので、弁体部を外部から加熱する場合に比べて、蒸発材料の温度制御を精度良く行うことができ、したがって有機ELなどの熱分解し易い材料を用いる場合に適している。
Moreover, in addition to making the flow of the evaporation material due to the release of the inert gas smooth, at least the
さらに、上述の実施の形態で説明したように、管用ヒータ23を用いて、ニードル弁体15自体である内側と移送管6自体である外側とから加熱することにより、温度制御を一層精度良く行うことができる。
[実施の形態2]
以下、本発明の実施の形態2に係る蒸着装置について、図7〜図9に基づき説明する。
Further, as described in the above-described embodiment, the temperature is controlled with higher accuracy by heating from the inner side which is the
[Embodiment 2]
Hereinafter, the vapor deposition apparatus which concerns on
上記実施の形態1においては、蒸発材料の流量制御装置について説明したが、本実施の形態2においては、実施の形態1で説明した流量制御装置および蒸発源を複数組配置した蒸着装置について説明する。 In the first embodiment, the flow control device for the evaporation material has been described. In the second embodiment, the flow control device described in the first embodiment and a vapor deposition apparatus in which a plurality of evaporation sources are arranged will be described. .
この蒸着装置は、蒸発源と流量制御装置とを複数組配置することにより、複数の蒸発源を用いて蒸着時間を長く維持し得るとともに、次に使用する蒸発源での蒸発開始の準備を行うことにより、蒸発源を切り替える作業(坩堝の交換作業)の短縮化を図るようにしたものである。 In this vapor deposition apparatus, by arranging a plurality of sets of evaporation sources and flow rate control devices, it is possible to maintain a long vapor deposition time by using a plurality of evaporation sources, and prepare for the start of evaporation at the next evaporation source to be used. Thus, the work of switching the evaporation source (replacement work of the crucible) is shortened.
本実施の形態2に係る蒸着装置は、上記実施の形態1にて説明した流量制御装置と蒸発源の構成をそのまま用いたものであるため、本実施の形態2においては、異なる部分に着目して説明するとともに、実施の形態1にて説明したものと同一の構成部材については、同一の部品番号を付してその詳細な説明を省略する。 The vapor deposition apparatus according to the second embodiment uses the configuration of the flow rate control device and the evaporation source described in the first embodiment as they are, and therefore, in the second embodiment, pay attention to different parts. In addition, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same component numbers, and detailed description thereof is omitted.
図7に示すように、この蒸着装置51は、1つの蒸着用容器(蒸着室)3に対して坩堝を有する蒸発源(蒸発室)4が2つ具備されるとともに、これら両蒸発源4(4A,4B)からの蒸発材料を蒸着用容器3に導くための蒸発材料移送管6については二股状に形成されている。
As shown in FIG. 7, the
すなわち、この蒸発材料移送管6は、各蒸発源4A,4Bに接続される分岐管部61A,61Bと、蒸着用容器3側に接続される合流管部61Cとから構成されており、上記各分岐管部61A,61Bに、流量制御装置7(7A,7B)が設けられている。
That is, the evaporating
勿論、これら各流量制御装置7(7A,7B)については、図8に示すように、下流側の分岐管部分が合流部に向くように水平方向で配置されている点およびガス放出穴16aの向きが合流部(下流部である)に向くようにその先端面に形成されている点、並びに開閉制御手段71に、蒸発源4A,4Bを切り替える際に、蒸着レートを設定値(以下、設定レートという)にするための機能が設けられている点で、上記実施の形態1で説明したものと異なっており、その他の構成については同一である。
Of course, for each of these flow control devices 7 (7A, 7B), as shown in FIG. 8, the downstream side branch pipe portion is arranged in the horizontal direction so as to face the merge portion, and the
この開閉制御手段71においては、蒸発源4における坩堝の加熱温度(例えば、昇温スピード)の設定、各流量制御装置7におけるニードル弁体15の開度の制御、蒸発源4を切り替える際のガラス基板2における蒸着レートを設定レートにするための制御機能(後述する)が具備されており、またこの開閉制御手段71には、各流量制御装置7におけるニードル弁体15の開度量が入力(把握)されている。
In this open / close control means 71, the temperature of the crucible at the evaporation source 4 (for example, the temperature rise speed) is set, the opening of the
以下、蒸着装置51における蒸着作業について説明する。
なお、一方の蒸発源4の坩堝を加熱して得られた蒸発材料を、蒸発材料移送管6を介して蒸着用容器3内に導き、ガラス基板2の蒸着面に蒸着させるまで、すなわち坩堝内の蒸着材料が減るまでの作業については、上述した実施の形態1と同一であるため省略するとともに、異なる部分である蒸発源4の切替作業について説明する。
Hereinafter, the vapor deposition operation in the
The evaporation material obtained by heating the crucible of one
すなわち、一方の蒸発源(現在使用中の蒸発源である)4Aの坩堝が加熱されて蒸発材料を放出している間に、他方の蒸発源(次に使用される蒸発源である)4Bでは、所定の真空下で且つ所定温度(蒸発直前の温度)に予備加熱されて、蒸発開始の準備がなされる。勿論、蒸発源4を所定の真空下にする際には、排気装置9が作動される。
That is, while the crucible of one evaporation source (currently used evaporation source) 4A is heated to release the evaporation material, the other evaporation source (which is the next used evaporation source) 4B The sample is preheated to a predetermined temperature (a temperature just before evaporation) under a predetermined vacuum to prepare for the start of evaporation. Of course, when the
また、坩堝は所定温度である蒸発直前の温度までゆっくりと加熱されるが、現在、使用(蒸発)されている蒸発源4Aの蒸発材料の放出量の減少状態を考慮しながら行われる。
この放出量の減少状態は、その流量制御装置7(7A)におけるニードル弁体15の開度量(%)により把握される。例えば、予め、どの程度、ニードル弁体15を後退(閉止状態を基準とする)させたら開度量がどの程度になるのかを把握しておき、ニードル弁体15の後退量(電動機をどれだけ動かしたか)から開度量を読み取るものとし、また予備加熱にて蒸発直前の温度まで、どの程度の時間(昇温時間)を要するのかを事前に調べておくことにより、逆算にて、昇温開始時期となる開度量を予め求めておき、この開度量になったら予備加熱を開始することになる。
Further, the crucible is slowly heated to a temperature just before the evaporation which is a predetermined temperature, and is performed while taking into consideration a reduction in the amount of evaporation material released from the
This reduced state of the discharge amount is grasped by the opening amount (%) of the
また、加熱温度(昇温スピード)毎に蒸発直前の温度までに要する時間(昇温時間)と、現在の開度量と交換が必要となる開度量までの時間(交換残時間)を把握しておき、各加熱温度の昇温時間と交換残時間の適切な組み合わせにより、加熱温度と開度量との関係を設定しておけば、開度量に応じて適切な加熱温度で、予備加熱が開始するように自動化することもできる。 In addition, for each heating temperature (temperature increase speed), grasp the time required until the temperature immediately before evaporation (temperature increase time) and the time until the current opening amount and the opening amount that needs to be replaced (replacement remaining time). If the relationship between the heating temperature and the amount of opening is set by an appropriate combination of the heating time of each heating temperature and the remaining exchange time, preheating starts at an appropriate heating temperature according to the amount of opening. It can also be automated.
勿論、これらの各制御は上記開閉制御手段71にて行われ、そのための各制御機能が備えられている。
図9に、蒸発源4を切り替える際の開閉制御手段71によるニードル弁体15の制御状態を示しておく。
Of course, each of these controls is performed by the opening / closing control means 71, and each control function is provided.
FIG. 9 shows a control state of the
すなわち、図9の(a)は蒸着レートを示し、(b)はニードル弁体15の開度を示し、またこれら各グラフにおける山状の部分は蒸着作業中を示し、谷状の部分はガラス基板の交換作業中を示している。
9A shows the vapor deposition rate, FIG. 9B shows the opening degree of the
なお、図9においては、先に(現在)、使用されている蒸発源4での流量制御装置7Aによるニードル弁体15が制御されて、蒸着レートが設定レートとなるように運転が行われており、その後、次の蒸発源4での流量制御装置7Bによるニードル弁体15の制御に移行する状態を示している。
In FIG. 9, first (currently), the
図9(a)の蒸着レートについては、これが安定するように制御されるが、蒸発源4の蒸着材料は時間とともに減少し、当然に、破線で示すようにその蒸発量も低下してくる。
図9(b)のニードル弁体15の開度については、山の部分が右(時間経過)に行くほど高くなっているのは、開度を段々大きくしないと蒸着レートを設定レートに維持できないことを示している。
The vapor deposition rate in FIG. 9A is controlled so as to be stable, but the vapor deposition material of the
About the opening degree of the
最終的には、ニードル弁体15の開度が100%に近づくが、所定の開度になった時点で、予備加熱により蒸発温度直前に維持された他方の流量制御装置7Bにおけるニードル弁体15を少しずつ開放(破線で示す)することで、先の蒸発源4Aによる蒸発量と、次の蒸発源4Bによる蒸発量との合計で、蒸着レートが維持される。
Eventually, the opening degree of the
そして、現在、使用されている蒸発源4Aにおける坩堝が交換時期であると判断されると、次の蒸発源4B側の流量制御装置7Bのニードル弁体15が順次全開状態にされるとともに、現在の蒸発源4A側の流量制御装置7Aのニードル弁体15が順次閉止状態に移行される。なお、使用が停止された蒸発源4A側の坩堝は、図示しない冷却手段により冷却されて蒸発源4A内が徐々に大気に戻され、そしてその坩堝に蒸着材料が補充される。
When it is determined that the crucible in the currently used
このように、蒸発源4および流量制御装置7を、少なくとも二組配置することにより、装置のメンテナンス周期(例えば一週間)の間、ずっと蒸着作業を続けることができ、作業効率の向上を図ることができる。
Thus, by arranging at least two sets of the
例えば、有機ELの蒸着材料は非常に高価であるとともに長い時間加熱されると劣化するため、一度に大量の蒸着材料を坩堝に入れて加熱することができず、したがって実施の形態1で示された一組の蒸発源と流量制御装置だけでは頻繁に材料補充のための作業(蒸着作業の停止)が発生して作業効率が低下するが、実施の形態2のような構成とすることにより、そのような問題が解消され、また二組の蒸発源および流量制御装置を互いに連携させることにより、蒸発源の切替時においても、蒸着レートを設定レートに維持することができ、したがって蒸着膜厚のばらつきを抑制することができる。 For example, since an organic EL vapor deposition material is very expensive and deteriorates when heated for a long time, a large amount of the vapor deposition material cannot be put into a crucible at a time and heated. In addition, a work for replenishing materials frequently (stopping the vapor deposition work) occurs frequently with only one set of evaporation source and flow rate control device, and the work efficiency is lowered. Such problems are solved, and the two evaporation sources and the flow rate control device are linked to each other, so that the evaporation rate can be maintained at the set rate even when the evaporation source is switched. Variations can be suppressed.
ところで、上記各実施の形態においては、ニードル弁体15をねじ機構を介して電動機27により開閉させるようにしたが、ベローズ21などの密封手段にて、内部の密封性が保たれている限り、筒状ガイド体14内にエアーの給排出を行うことにより、ニードル弁体15を移動させるようにしてもよい。
By the way, in each said embodiment, although the
また、上記各実施の形態においては、蒸発源と流量制御装置とをフランジ部材を介して接続した構成を図示したが、蒸発源と流量制御装置とは、ほぼ同じ温度に加熱されるため、蒸発材料移送管の上流側部分が蒸発源側の空間部の一部となるように、蒸発源と流量制御装置とを一体化した構成にしてもよい。このような構成とすることにより、ヒータの設置および保守点検などの作業が容易となる。 In each of the above embodiments, the configuration in which the evaporation source and the flow rate control device are connected via the flange member is illustrated. However, the evaporation source and the flow rate control device are heated to substantially the same temperature, The evaporation source and the flow rate control device may be integrated so that the upstream portion of the material transfer pipe becomes a part of the space on the evaporation source side. With such a configuration, operations such as heater installation and maintenance inspection are facilitated.
1 蒸着装置
2 ガラス基板
3 蒸着用容器
4 蒸発源
5 拡散用容器
6 蒸発材料移送管
6a 開口部
7 流量制御装置
11 仕切部材
11b 中段鉛直部
12 連通用開口穴
13 流量制御弁
14 筒状ガイド体
15 ニードル弁体
15b 円錐状部
16 ガス供給管
16a ガス放出穴
17 ガス用開閉弁
18 開閉手段
19 開閉制御手段
21 ベローズ
22 弁体用ヒータ
23 管用ヒータ
24 ヒータ制御手段
31 蒸着レート設定部
32 蒸着レート検出部
33 演算制御部
35 温度検出器
36 電力制御部
51 蒸着装置
61A 分岐管部
61B 分岐管部
61C 合流管部
71 開閉制御手段
DESCRIPTION OF
Claims (5)
蒸発材料移送管内の途中に配置されて且つ連通用開口穴が形成された仕切部材と、
上記連通用開口穴に対して移動自在に設けられて当該連通用開口穴を開閉し得る円錐状部が先端に形成されたニードル弁体と、
このニードル弁体を上記連通用開口穴に対して移動させてその円錐状部により当該連通用開口穴を開閉させる開閉手段と、
上記ニードル弁体を挿通されて先端部が円錐状部の中心から外方に突出するように設けられるとともに先端部に不活性ガスを放出するガス放出穴が形成されたガス放出管と、
上記ニードル弁体側と蒸発材料移送管側との間に設けられた密封手段とから構成したことを特徴とする蒸発材料の流量制御装置。 An evaporation material flow rate control device provided in an evaporation material transfer pipe for transferring evaporation material evaporated by an evaporation source to a vapor deposition chamber,
A partition member disposed in the middle of the evaporating material transfer pipe and having a communication opening hole;
A needle valve body which is provided movably with respect to the communication opening hole and has a conical portion formed at the tip thereof capable of opening and closing the communication opening hole;
Opening and closing means for moving the needle valve body with respect to the communication opening hole and opening and closing the communication opening hole by the conical portion;
A gas discharge pipe which is inserted through the needle valve body and provided with a distal end projecting outward from the center of the conical section and having a gas ejection hole for discharging an inert gas at the distal end; and
An evaporative material flow rate control device comprising: sealing means provided between the needle valve body side and the evaporative material transfer pipe side.
且つ上記蒸発材料移送管の各分岐管部に、請求項1または2に記載の蒸発材料の流量制御装置を配置したことを特徴とする蒸着装置。 Evaporation material transfer pipe that has one vapor deposition chamber and a plurality of evaporation sources and leads the vaporized material evaporated in each evaporation source to the vapor deposition chamber, a branch pipe section on the evaporation source side, and a confluence on the vapor deposition chamber side It consists of a pipe part,
An evaporating material flow rate control device according to claim 1 or 2 is disposed in each branch pipe portion of the evaporating material transfer pipe.
制御手段に、蒸発源を切り替える際に、上記蒸着レート検出手段にて検出される検出蒸着レートが設定値となるように、切り替えに係る両蒸発源に対応する各流量制御装置をそれぞれ制御する機能を具備させたことを特徴とする請求項4に記載の蒸着装置。
While equipped with a deposition rate detecting means for detecting the deposition film thickness on the deposition surface,
The function of controlling each flow rate control device corresponding to both evaporation sources related to the switching so that the detected vapor deposition rate detected by the vapor deposition rate detection means becomes a set value when the evaporation source is switched to the control means. The vapor deposition apparatus according to claim 4, further comprising:
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