JP2006274370A

JP2006274370A - 蒸着装置

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Publication number: JP2006274370A
Application number: JP2005096582A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Daiku; 博之大工; Tetsuya Inoue; 鉄也井上
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: JP4545028B2

Abstract

【課題】膜厚の制御が精度良く行えるとともに蒸着処理能力を向上し得ることができる蒸着装置を提供することを目的とする。
【解決手段】蒸着用誘導管６に介在された第１ストップバルブ５と、蒸発用容器４から蒸着用容器３に接続されて蒸発材料の一部を調整用として取り出す調整用誘導管８と、調整用誘導管８に介在された第２ストップバルブとを具備し、ガラス基板１の交換作業を行う際、第２ストップバルブ７を開いて蒸発用容器４内の高濃度の蒸発材料を放出した後、第１ストップバルブ５を開いて蒸発用容器４から通常濃度となった蒸発材料を放出させることにより、蒸発用容器４内を短時間で定常状態とすることができるとともに通常濃度の蒸発材料をガラス基板１に付着させることができるため、蒸着処理能力を向上し得ることができるとともに膜厚の制御を精度良く行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被蒸着部材に蒸発させた材料を蒸着させる装置に関し、例えば有機ＥＬディスプレイなどの画像表示部を製造するための蒸着装置などにも適用可能な技術に関するものである。

従来の蒸着装置として、例えば特許文献１が開示されている。
この蒸着装置は、蒸着物質を加熱・蒸発させる蒸発源と、蒸発した蒸着物質である蒸発物質を成膜チャンバ内に放出する放出部と、蒸発源から放出部まで蒸発物質を移送する移送部と、移送部に設けられ蒸発物質の移動を制御するバルブと、成膜チャンバ内に放出部と相対する位置に取り付けられた基板とを備えている。

上記構成のもと、蒸発源を加熱して基板に対して蒸着を行う際、蒸着時に蒸着された膜厚み（以下、蒸着膜という）を計測し、この蒸着膜が所定厚みになった時にバルブを閉じたり、または所定厚み近くになった時にバルブの開度を制御して、蒸着物質の放出量を徐々に少なくし、所定厚みでバルブを閉じることにより、蒸着膜の膜厚の制御を精度良く行っている。

これにより、基板と放出部との間にシャッターを設ける必要がなくなるため、成膜チャンバ内を小さくでき、成膜チャンバ内を真空にする時間が短縮され、またバルブを閉じることにより、蒸発源内の内圧が高まったとき、加熱温度の調整がなされる。
特開２００２−３０４１８号公報

しかし、上記した従来の構成によると、基板の交換を行う際、蒸着処理能力の向上のために基板の交換を行う時間を短くすると、その間に蒸発源の加熱温度を十分に下げることができず、かえって加熱による蒸発量が増え、蒸発源内が高濃度になり、そして基板の交換完了までに蒸着作業時の濃度まで下げることができないままバルブを開くこととなり、放出部から基板へ高濃度の蒸発物質が放出されるため、膜厚の制御を精度良く行うことができないという問題がある。

反対に、蒸発源内の濃度を十分に下げて膜厚の制御を優先させると、いったん蒸発が止まるように温度を下げ、基板交換後に再加熱することになるため時間がかかり、蒸着処理能力が低下するという問題がある。

そこで本発明は、膜厚の制御が精度良く行えるとともに蒸着処理能力を向上し得ることができる蒸着装置を提供することを目的としたものである。

前記した目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、蒸着材料を加熱して蒸発材料を得る蒸発室と、前記蒸発材料を蒸着させる被蒸着部材が設けられている蒸着室と、前記蒸発室から前記蒸着室に接続されて蒸発材料を移送する蒸着用誘導路とを備えた蒸着装置であって、前記蒸着用誘導路に介在された第１弁装置と、一端が前記蒸発室から前記蒸着用誘導路における前記第１弁装置の上流側までの間に接続されるとともに他端が前記蒸着室に接続されて蒸発材料の一部を調整用として取り出す調整用誘導路と、前記調整用誘導路に介在された第２弁装置と、前記蒸着室内に、前記調整用誘導路から前記被蒸着部材に向かって放出される蒸発材料が前記被蒸着部材へ飛翔することを遮蔽する遮蔽部材とを具備したことを特徴としたものである。

また、請求項２に記載の発明は、蒸発材料を蒸着させる被蒸着部材が設けられている蒸着室内に、蒸着材料を加熱して蒸発材料を得る蒸発室と、前記蒸発室と接続されて蒸発材料を移送する蒸着用誘導路とを備えた蒸着装置であって、前記蒸着用誘導路に介在された第１弁装置と、一端が前記蒸発室から前記蒸着用誘導路における前記第１弁装置の上流側までの間に接続されて蒸発材料の一部を調整用として取り出す調整用誘導路と、前記調整用誘導路に介在された第２弁装置と、前記調整用誘導路の出口付近に、前記調整用誘導路から前記被蒸着部材に向かって放出される蒸発材料が前記被蒸着部材へ飛翔することを遮蔽する遮蔽部材とを具備したことを特徴としたものである。

そして、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明であって、調整用誘導路の出口付近に、蒸発材料の流量を計測する計測手段を設けたことを特徴としたものである。

さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明であって、調整用誘導路に第３弁装置を設けて、第２弁装置および前記第３弁装置間の調整用誘導路を蒸発室内の蒸発材料を一時貯留するバッファ空間に形成したことを特徴としたものである。

しかも、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明であって、バッファ空間の容積は、蒸発室の容積の１割以上であることを特徴としたものである。

本発明の蒸着装置は、被蒸着部材の交換作業を行う際、第２弁装置を開いて蒸発室内の高濃度の蒸発材料を放出した後、第１弁装置を開いて蒸発室から通常濃度となった蒸発材料を放出させることにより、蒸発室内を短時間で定常状態とすることができるとともに通常濃度の蒸発材料を被蒸着部材に付着させることができるため、蒸着作業再開までの時間を短くするなどの蒸着処理能力を向上し得ることができるとともに膜厚の制御を精度良く行うことができる。

[実施の形態１]
以下に、本発明の実施の形態１に係る蒸着装置について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、上記蒸着装置は、ガラス基板（被蒸着部材）１が、その蒸着面が下方となるように、水平方向で挿入されるとともに保持具２により保持されている蒸着用容器（蒸着室）３と、この蒸着用容器３の下方に配置されて有機材料｛以下、蒸発させようとする材料（ここでは有機ＥＬ用材料とする）を蒸着材料といい、蒸発した蒸着材料を蒸発材料という｝の蒸発が行われる蒸発用容器（蒸発室）４と、蒸着用容器３から蒸発用容器４に接続されて蒸発用容器４内の蒸発材料を移送する蒸着用連通路６ａが形成されている蒸着用誘導管（蒸着用誘導路）６と、蒸着用誘導管６に介在されている第１ストップバルブ（第１弁装置）５とを備えている。

また、蒸発用容器４の側面から蒸着用容器３の下面に接続されて蒸発用容器４内の蒸発材料の一部を調整用として取り出す調整用連通路８ａが形成されている調整用誘導管（調整用誘導路）８を備え、この調整用誘導管８の下流側（蒸着用容器３側）には第２ストップバルブ（第２弁装置の一例）７が介在されている。

上記蒸着用容器３は、ガラス基板１の直ぐ傍の位置に配置されて蒸発材料が付着した膜厚を検出する水晶振動子型の膜厚検出用センサ１１と、調整用誘導管８の出口近傍に設けられて調整用誘導管８からガラス基板１に向かって放出される蒸発材料を遮断する遮蔽板（遮蔽部材）１２と、平面視が矩形状の箱体（直方体状）に形成された放出用容器１３を備え、この放出用容器１３は、箱体の内部が蒸発材料の拡散空間とされ、上面に複数の放出孔１３ａが形成され、加熱手段（例えばシースヒータ、図示せず）により全体が所定温度に保たれている。

また、蒸着用容器３内における調整用誘導管８の出口近傍には、調整用誘導管８から放出される蒸発材料が付着した膜厚の変化量を検出し、この膜厚の変化量と蒸着に要した時間とから流量を計測する計測センサ１４が設けられている。

また、蒸着用容器３は、ゲートバルブ（仕切弁）２１ａが介在されて真空ユニット（図示せず）により蒸着用容器３内を真空雰囲気にする真空用ポート２１と、ゲートバルブ（仕切弁）２２ａが介在されてガラス基板１の搬入および搬出を行う搬入出用ポート２２とを備えている。

上記蒸発用容器４は、加熱用電熱線（加熱手段）２３ａを有し、この加熱用電熱線２３ａにより蒸着材料を加熱して蒸発させる材料収納容器（蒸発源または蒸発ポットともいう）２３と、ゲートバルブ（仕切弁）２４ａが介在されて真空ユニット（図示せず）により蒸発用容器４内を真空雰囲気にする真空用ポート２４と、ゲートバルブ（仕切弁）２５ａが介在されて材料収納容器２３の搬入および搬出を行う搬入出用ポート２５とを備えている。なお、上記ゲートバルブ２４ａは、蒸着材料の補充や交換の際に使用されるもので、蒸着作業時やガラス基板１の交換時等、すぐ次の蒸着作業に移るべき際には閉じたままとなる。

以下に、上記した実施の形態１における作用を説明する。
ガラス基板１の交換を行う際、第１ストップバルブ５および第２ストップバルブ７は閉じられている。そして、ガラス基板１の交換後の蒸発用容器４内は、温度を一定とした状態で第１ストップバルブ５および第２ストップバルブ７が閉じられていたため、すなわち密閉状態となっていたため、高濃度状態となっている。

この状態のもと、第２ストップバルブ７を開いて、蒸発用容器４内の蒸発材料の一部（高濃度の蒸発材料）を調整用連通路８ａを介して蒸着用容器３内へ放出する。これにより、蒸発用容器４内は短時間で定常状態とされる。

このように、ガラス基板１の交換作業後、蒸着作業を再開する前に、第２ストップバルブ７を開いて蒸発用容器４内の高濃度の蒸発材料を放出した後、第１ストップバルブ５を開いて蒸発用容器４から通常濃度となった蒸発材料を放出させることにより、蒸発用容器４内を短時間で定常状態とすることができるとともに通常濃度の蒸発材料をガラス基板１に付着させることができるため、蒸着処理能力を向上し得ることができるとともに膜厚の制御を精度良く行うことができる。

また、調整用誘導管８の出口近傍には遮蔽板１２が設けられており、調整用誘導管８の出口から放出される高濃度の蒸発材料がガラス基板１に向かうことを遮断されるため、調整用誘導管８の出口から放出される高濃度の蒸発材料をガラス基板１に蒸着させることを防止することができる。

また、調整用誘導管８の出口近傍に計測センサ１４が設けられており、調整用誘導管８の出口から放出される蒸発材料の流量を計測することができるので、この計測結果により、蒸発用容器４内が定常状態であるか否かを判別することができる。また、加熱用電熱線２３ａによる加熱温度を一定としている場合において、上記計測結果が通常より減少したと計測されることにより、材料収納容器２３内の蒸着材料の交換時期を判断することができる。さらに、上記計測結果により、ガラス基板１の交換後の蒸着開始の判断を行い、その判断に伴って第１ストップバルブ５を開くという、蒸着作業の自動化を図ることもできる。

また、第１ストップバルブ５を開閉することにより、蒸着用誘導管６から放出される蒸発材料の開放および遮断を行うことができるため、ガラス基板１の下方に真空蒸着を行うためのシャッターを設ける必要がなくなり、したがって蒸着用容器３内の床面積を小さくすることができ、また蒸着用容器３内をシンプルに構成することができる。
[実施の形態２]
以下に、本発明の実施の形態２に係る蒸着装置について、図面を参照しながら説明する。

なお、実施の形態２は、調整用誘導管８の配置、調整用誘導管８に介在された弁装置の配置、および蒸着用誘導管６に介在された弁装置の配置が異なるため、これら異なる部分に着目して説明する。なお、実施の形態１と同一の部材については同一の番号を付して説明を行うものとする。

図２に示すように、実施の形態２における蒸着装置は、蒸着用容器３から蒸発用容器４に接続されて蒸発用容器４内の蒸発材料を移送する蒸着用連通路６ａが形成されている蒸着用誘導管６を備え、この蒸着用誘導管６は下流側（蒸着用容器３側）に第１ストップバルブ５が介在されるとともに上流側（蒸発用容器４側）にニードルバルブ（流量調整弁）２６が介在されている。

また、蒸着用誘導管６の第１ストップバルブ５とニードルバルブ２６との間から蒸着用容器３の下面に接続されて蒸発用容器４内の蒸発材料の一部を調整用として取り出す調整用連通路８ａが形成されている調整用誘導管８を備え、この調整用誘導管８は下流側に第２ストップバルブ７が介在されるとともに上流側に第３ストップバルブ（第３弁装置）２７が介在されている。

また、第２ストップバルブ７と第３ストップバルブ２７とを閉じた際、調整用誘導管８における第２ストップバルブ７と第３ストップバルブ２７との間に、蒸発用容器４内の圧力を下げることを目的とするバッファ空間Ｓが形成され、このバッファ空間Ｓの容積は蒸発用容器４の容積の１割以上となるよう形成されている。なお、バッファ空間Ｓの大きさ（容積）は、例えば加熱用電熱線２３ａによる加熱温度を一定としたときのガラス基板１の交換開始から完了までの時間と、蒸着装置設計時に設定した蒸発用容器４内の圧力の上限とから設定される。

以下に、上記した実施の形態２における作用を説明する。
第１ストップバルブ５、第２ストップバルブ７、第３ストップバルブ２７を開いた状態でニードルバルブ２６を調整することにより行われていたガラス基板１に対する蒸着作業完了後、まず第１ストップバルブ５および第３ストップバルブ２７を閉じて、調整用誘導管８の調整用連通路８ａにおける第３ストップバルブ２７より下流側の蒸発材料を蒸着用容器３へ放出し、計測センサ１４により調整用誘導管８の出口から放出される蒸発材料の流量がほとんどないことを確認した後、第２ストップバルブ７を閉じて、ガラス基板１の交換作業を行う。

その後、ガラス基板１の交換作業完了までに第３ストップバルブ２７を開いて、蒸発用容器４内に密封されていた高濃度の蒸発材料を調整用誘導管８の調整用連通路８ａ、すなわちバッファ空間Ｓへ流入させ、そして第３ストップバルブ２７を閉じるとともに第２ストップバルブ７を開いて、バッファ空間Ｓ内における高濃度の蒸発材料を蒸着用容器３へ放出することにより、蒸着作業再開までに蒸発用容器４内が設計圧力以上にならないようにされる。

このように、調整用誘導管８の調整用連通路８ａにおける第２ストップバルブ７と第３ストップバルブ２７との間をバッファ空間Ｓとし、このバッファ空間Ｓを使用して蒸発用容器４内と一体となる空間を広げるようにし、ガラス基板１の交換作業が完了するまでに蒸発用容器４内に設計以上の圧力が発生することを防止することにより、蒸着作業再開までの時間を短くすることができるため、蒸着処理能力を向上し得ることができ、また蒸発用容器４から通常濃度の蒸発材料を放出させてガラス基板１に付着させているため、膜厚の制御を精度良く行うことができる。

また、調整用誘導管８の出口近傍には遮蔽板１２および計測センサ１４が設けられているため、上記実施の形態１で記載した遮蔽板１２および計測センサ１４により得られる効果と同様の効果を奏し得ることができる。

なお、上記各実施の形態では、図１，図２に示すように、蒸着材料を加熱して蒸発材料を得る蒸発用容器４と、蒸発材料を蒸着させるガラス基板１が設けられている蒸着用容器３と、蒸発用容器４から蒸着用容器３に接続されて蒸発材料を移送する蒸着用誘導管６とを備えた蒸着装置であったが、これに限ることはなく、上記実施の形態１および実施の形態２を、図３，図４に示すように、蒸発材料を蒸着させるガラス基板１が設けられている蒸着用容器３内に、蒸着材料を加熱して蒸発材料を得る蒸発用容器４と、蒸発用容器４と接続されて蒸発材料を移送する蒸着用誘導管６とを備えた蒸着装置としてもよい。なお、図３に示す蒸着装置は実施の形態１の作用により実施の形態１と同様の効果を奏し得ることができ、また図４に示す蒸着装置は実施の形態２の作用により実施の形態２と同様の効果を奏し得ることができる。

また、上記実施の形態１では、蒸着装置は、蒸着用容器３から蒸発用容器４に接続されている蒸着用誘導管６に第１ストップバルブ５が介在され、蒸発用容器４の側面から蒸着用容器３の下面に接続されている調整用誘導管８に第２ストップバルブ７が介在されていたが、図５に示すように、調整用誘導管８を、蒸着用誘導管６における第１ストップバルブ５の上流側と蒸着用容器３の下面に接続し、蒸着用誘導管６における前記接続位置の上流側にニードルバルブ２６が介在された構成、すなわち上記実施の形態２において第３ストップバルブ２７をなくした構成としてもよい。

このとき、ニードルバルブ２６の開度調整を行うことにより、上述した蒸発用容器４内を定常状態とする作業を行う際、蒸着用誘導管６および調整用誘導管８へ移送する蒸発材料の流量調整を行うことができる。

また、上記実施の形態２および図５に示す機構では、蒸着用誘導管６の下流側に第１ストップバルブ５が介在されるとともに上流側にニードルバルブ２６が介在されていたが、ニードルバルブ２６に開閉弁の機能が備わっていれば、このニードルバルブだけを蒸着用誘導管６の第１ストップバルブ５の位置に介在させればよい。

本発明の実施の形態１における蒸着装置の縦断面図である。本発明の実施の形態２における蒸着装置の縦断面図である。同実施の形態１における他の蒸着装置の縦断面図である。同実施の形態２における他の蒸着装置の縦断面図である。同実施の形態１における他の蒸着装置の縦断面図である。

符号の説明

１ガラス基板（被蒸着部材）
３蒸着用容器（蒸着室）
４蒸発用容器（蒸発室）
５第１ストップバルブ（第１弁装置）
６蒸着用誘導管（蒸着用誘導路）
７第２ストップバルブ（第２弁装置）
８調整用誘導管（調整用誘導路）
１２遮蔽板（遮蔽部材）
１４計測センサ（計測手段）
２７第３ストップバルブ（第３弁装置）
Ｓバッファ空間

Claims

蒸着材料を加熱して蒸発材料を得る蒸発室と、前記蒸発材料を蒸着させる被蒸着部材が設けられている蒸着室と、前記蒸発室から前記蒸着室に接続されて蒸発材料を移送する蒸着用誘導路とを備えた蒸着装置であって、
前記蒸着用誘導路に介在された第１弁装置と、
一端が前記蒸発室から前記蒸着用誘導路における前記第１弁装置の上流側までの間に接続されるとともに他端が前記蒸着室に接続されて蒸発材料の一部を調整用として取り出す調整用誘導路と、
前記調整用誘導路に介在された第２弁装置と、
前記蒸着室内に、前記調整用誘導路から前記被蒸着部材に向かって放出される蒸発材料が前記被蒸着部材へ飛翔することを遮蔽する遮蔽部材と
を具備したこと
を特徴とする蒸着装置。
蒸発材料を蒸着させる被蒸着部材が設けられている蒸着室内に、蒸着材料を加熱して蒸発材料を得る蒸発室と、前記蒸発室と接続されて蒸発材料を移送する蒸着用誘導路とを備えた蒸着装置であって、
前記蒸着用誘導路に介在された第１弁装置と、
一端が前記蒸発室から前記蒸着用誘導路における前記第１弁装置の上流側までの間に接続されて蒸発材料の一部を調整用として取り出す調整用誘導路と、
前記調整用誘導路に介在された第２弁装置と、
前記調整用誘導路の出口付近に、前記調整用誘導路から前記被蒸着部材に向かって放出される蒸発材料が前記被蒸着部材へ飛翔することを遮蔽する遮蔽部材とを具備したこと
を特徴とする蒸着装置。
調整用誘導路の出口付近に、蒸発材料の流量を計測する計測手段を設けたこと
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸着装置。
調整用誘導路に第３弁装置を設けて、第２弁装置および前記第３弁装置間の調整用誘導路を蒸発室内の蒸発材料を一時貯留するバッファ空間に形成したこと
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蒸着装置。
バッファ空間の容積は、蒸発室の容積の１割以上であること
を特徴とする請求項４に記載の蒸着装置。