JP2006274398A - 有機膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 真空チャンバー内の基板以外の箇所に堆積した有機膜の剥がれを防止することができ、長時間の連続蒸着が可能な有機膜形成装置を得る。
【解決手段】 真空チャンバー内で蒸着源１から有機材料を蒸発させて真空蒸着法により基板２上に有機膜を堆積して形成する有機膜形成装置において、真空チャンバー内で有機膜が堆積する前記基板２以外の部分の少なくとも一部の上に、付着した有機材料７を保持するための多孔板６ａ〜６ｃが設けられていることを特徴としている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、真空蒸着法により基板上に有機膜を堆積して形成するための有機膜形成装置に関するものである。

有機エレクトロルミネッセント素子（有機ＥＬ素子）、有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）などの有機材料を用いたデバイスにおいては、基板上に有機膜を積層して作製される。有機膜を作製する方法には、乾式法としての真空蒸着法、湿式法としてのキャスティング法、スピンコート法、インクジェット法などが代表的である。

しかしながら、精密な膜厚制御が要求される有機ＥＬ素子や有機ＴＦＴにおいては、真空蒸着法を用いて有機膜が作製される場合が多い。真空蒸着法においては、高真空下で有機材料をボートまたはセルに入れて加熱させて、有機材料を昇華させ、ボートまたはセル内から蒸発させる。蒸発した有機材料が基板に付着して、堆積することにより有機膜が形成される。

有機ＥＬ素子の発光層などの有機材料層を真空蒸着法により形成する装置として、種々の有機膜形成装置が提案されている（例えば、特許文献１など）。しかしながら、真空蒸着法においては、気化した有機分子が、基板以外のチャンバー内の壁、シャッター表面など必要でない部分にも付着する。有機ＥＬ素子を量産する場合、蒸着量が多いため、基板以外の部分の付着量も多くなり、これが様々な問題を引き起こす。

有機ＥＬ素子を量産する場合、長時間連続して製膜が行われる。例えば、１週間単位では、６日間連続して蒸着し、１日メンテナンスを行うサイクルで行われる。この場合、１４４時間連続して蒸着するので、基板以外のチャンバー壁などに有機膜が堆積する。有機膜は脆弱なため、堆積がある程度以上進むと、有機膜の自重で有機膜が剥がれる。通常、無機材料膜や金属膜などでは、隣接する原子同士が化学結合により結びついているため、その膜は強固であるが、有機化合物は分子から形成されているため、有機膜における分子同士は化学結合ではなく、ファンデルワールス力などの物理的な結合で結びついている。このため、分子同士の結びつきが弱く、有機膜は脆弱で剥がれ易い。

有機膜が剥がれると、それが粉塵となって基板に付着して欠陥の原因になる。また、蒸着源であるボートやセルなどの高温部分の上に剥がれた有機膜が落下すると、急激に有機材料の蒸発が生じ、蒸着速度の制御に支障をきたすなどの問題を生じる。

従って、例えば、上述のように、６日間蒸着、１日メンテナンスのような製造サイクルの中で、有機膜の剥がれが生じないようにすることが必要となる。
特開２００３−３４７０４７号公報

本発明の目的は、真空チャンバー内の基板以外の箇所に堆積した有機膜の剥がれを防止することができ、長時間の連続蒸着が可能な有機膜形成装置を提供することにある。

本発明は、真空チャンバー内で蒸着源から有機材料を蒸発させて真空蒸着法により基板上に有機膜を堆積して形成する有機膜形成装置であり、真空チャンバー内で有機膜が堆積する基板以外の部分の少なくとも一部の上に、付着した有機材料を保持するための多孔板が設けられていることを特徴としている。

本発明においては、真空チャンバー内で、有機膜が堆積する基板以外の少なくとも一部の上に、付着した有機材料を保持するための多孔板が設けられている。このため、多孔板によって有機材料を保持することができ、有機膜が基板以外の部分に堆積して、この堆積した有機膜が剥がれるのを防止することができる。

本発明において用いる多孔板は、付着した有機材料を保持するための多数の孔が開けられた板材であればよく、例えば、ステンレスなどの金属板にラス加工することによって多数の孔を開けたラス板や、金属線を網状に組んだ網状部材などが挙げられる。なお、材質は金属に限定されるものではなく、プラスチックやセラミックスなどであってもよい。以下、ラス板や網材などの多孔板を「メッシュ」と呼ぶ。

本発明における多孔板における孔のサイズは、０．５〜２０ｍｍ程度であることが好ましい。また、孔の面積比率は、２０〜９９％程度であることが好ましい。

本発明の第１の局面に従う有機膜形成装置においては、蒸着源が、基板の下方において基板の一方端から他方端に移動しながら基板上に有機膜を堆積することができるように移動可能に設けられている。例えば、基板の幅方向において有機膜を堆積させることができるように設けられたリニアな蒸着源を用い、これを基板の一方端から他方端に移動しながら、基板上に蒸着することにより、大きなサイズの基板に均一な有機膜を堆積して形成することができる。

このような移動可能な蒸着源の場合、基板上に有機膜を堆積させない期間において、蒸着源は、基板の下方の位置から外れた待機箇所に配置されている場合が多い。このような場合、待機箇所における蒸着源の上方に有機膜が堆積するので、蒸着源の上方に多孔板が設けられる。

また、待機箇所においては、蒸着源の上方に、蒸着源からの蒸着による蒸着速度を測定するための蒸着速度測定手段が設けられる場合がある。このような蒸着速度測定手段により、蒸着源からの蒸着速度を測定し、所定の蒸着速度になるまで待機箇所において待機させ、所定の蒸着速度になった段階で、蒸着源を基板の下方に移動させて有機膜を堆積させる。これによって、所定の蒸着速度で基板に有機膜を堆積させることができる。このような場合、蒸着速度測定手段と蒸着源の間には、蒸着速度測定手段以外に有機材料が付着しないように防着板が設けられる場合が多い。本発明においては、このような防着板の上に多孔板を設け、防着板の上に多量の有機材料が堆積して有機膜が形成されるのを防止することができる。

本発明の第２の局面に従う有機膜形成装置においては、基板の下方に蒸着源が設けられており、基板と蒸着源の間に基板への蒸着を制御するためのシャッターが設けられており、該シャッターの上を覆うように多孔板が設けられている。

蒸着源の位置が固定されている場合には、上記のように蒸着源の上に基板への蒸着を制御するためのシャッターが設けられる場合が多い。シャッターを開けることにより基板上への蒸着が開始され、シャッターを閉じることにより、基板への蒸着が停止される。このようなシャッターには、蒸着源から蒸発した有機材料が付着し易いので、本発明に従いシャッターの上を覆うように多孔板を設けることにより、シャッターに有機膜が堆積し、これが剥がれるのを防止することができる。

本発明においては、多孔板として、複数の多孔板が重ねて設けられていることが好ましい。複数の多孔板を重ねて設けることにより、多孔板と多孔板の間にも有機材料を保持することができ、より多くの有機材料を保持することができる。従って、有機材料の落下をより効果的に防止することができる。

また、複数の多孔板を重ねて設ける場合、多孔板の孔のサイズが内側に位置する多孔板ほど小さくなるように設定しておくことが好ましい。すなわち、蒸着源から遠くなる多孔板ほど孔のサイズが小さくなるように複数の多孔板を重ねることが好ましい。このように、蒸着源に近い多孔板の孔のサイズを大きくし、蒸着源から遠い多孔板の孔のサイズを小さくすることにより、付着した有機材料によって孔が目詰まりしにくく、より多量の有機材料を保持することができる。

本発明によれば、真空チャンバー内の基板以外の箇所に有機膜が堆積するのを防止することができ、堆積した有機膜が剥がれて落下するのを防止することができる。従って、長時間の連続蒸着を行っても、有機間の剥離による問題が生じるのを防ぐことができる。

例えば、６日間蒸着、１日メンテナンスのような製造サイクルで、連続して有機膜を製造することが可能になる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図１及び図２は、本発明の第１の局面に従う有機膜形成装置を示す図である。図１は側面図であり、図２は正面図である。

図２に示すように、蒸着源１は、台座３の上に載せられており、台座３の上を移動可能なように設けられている。蒸着源１は、基板２の下方に移動し、基板２の一方端２ａから他方端２ｂに移動しながら、基板２の上に有機膜を堆積させて形成することができる。基板２上に、有機膜を堆積させない期間においては、蒸着源１は、基板２の下方の位置から外れた図２に示す待機箇所の位置に配置されている。待機箇所における蒸着源１の上には、蒸着速度測定手段としての水晶振動子４が設けられている。水晶振動子４により、蒸着源１からの有機材料１ａを検知し、蒸着速度を測定することができる。水晶振動子４と蒸着源１の間には、水晶振動子４以外の周辺に有機材料を付着させないため、防着板５が設けられている。

図１に示すように、蒸着源１は、基板２及び防着板５の幅方向に延びるリニアな蒸着源である。図１及び図２に示すように、防着板５の上を覆うように、３枚の多孔板６ａ、６ｂ及び６ｃが設けられている。図１及び図２に示すように、多孔板６ａの孔のサイズが最も大きく、その内側に配置される多孔板６ｂの孔のサイズはそれよりも小さく、さらにその内側に配置される多孔板６ｃの孔のサイズはさらに小さくなっている。

図２に示す台座３、蒸着源１、基板２、水晶振動子４、防着板５、多孔板６ａ〜６ｃは、図示しない真空チャンバー内に設けられているものである。

図２に示すように、蒸着源１は、待機箇所において水晶振動子４により、蒸着速度が測定されており、蒸着源１から蒸発する有機材料の蒸気１ａの状態が安定し、蒸着速度が所定の速度になったか否かを水晶振動子４により測定する。蒸着源１からの蒸気１ａによる蒸着速度が基板２上に有機膜を堆積させる際に設定した蒸着速度になったとき、蒸着源１を基板２の下方に移動させて、基板２の上に有機膜を堆積させることができる。

図２に示すように、蒸着源１が待機箇所に配置されている間、防着板５は、有機材料の蒸気１ａに曝されるが、多孔板６ａ〜６ｃが防着板５の上を覆うように設けられており、有機材料の蒸気１ａはこれらの多孔板６ａ〜６ｃに付着し、付着した有機材料７は、多孔板６ａ〜６ｃの孔や多孔板間の隙間の間に保持される。多孔板６ａ〜６ｃにおいては、多量の有機材料を保持することができるので、有機膜となって堆積するのを防止することができる。従って、従来のように、堆積した有機膜が剥がれ落ちることがない。

図３は、本発明の第２の局面に従う有機膜形成装置の実施例を示す正面図である。本実施例において、蒸着源１は、台座３の上に固定されており、基板２の下方の位置に固定された状態で取り付けられている。蒸着源１の上方には、シャッター８が設けられている。シャッター８は左右方向に移動することにより開閉することができ、シャッター８を右方向に移動させることにより、シャッターを開き、蒸着源１からの有機材料の蒸気１ａが基板２に到達することにより、基板２に有機膜を堆積して形成することができる。シャッター８を図３に示す位置に移動することにより、シャッター８を閉じることができ、蒸着源１からの有機材料の蒸気１ａを遮断して、基板２への有機膜の堆積を停止させることができる。

図３に示す状態において、蒸着源１からの有機材料１の蒸気１ａの状態を観測することができる位置に蒸着速度測定手段としての水晶振動子４が設けられている。従って、シャッター８を閉じた状態で、蒸着源１からの蒸気１ａによる蒸着速度を水晶振動子４によって測定することができる。蒸着源１からの蒸気１ａによる蒸着速度が所定の速度に達したときに、シャッター８を移動させて開き、基板２への有機膜の堆積を開始させることができる。

図３に示すように、本実施例では、シャッター８の上を覆うように、多孔板６ａ〜６ｃが設けられている。多孔板６ａ〜６ｃは、図１及び図２に示す実施例と同様に、内側に位置する多孔板ほど孔のサイズが小さくなるように設定されている。

図３に示すように、本実施例の有機膜形成装置においては、シャッター８の上を覆うように多孔板６ａ〜６ｃが重ねて設けられているため、蒸着源１からの蒸気１ａは、多孔板６ａ〜６ｃに付着し、付着した有機材料７は、多孔板６ａ〜６ｃに保持される。このため、シャッター８の上に有機膜が堆積するのを防止することができ、堆積した有機膜の剥離を防止することができる。

本発明における多孔板の効果を確認するため、図４に示すように、ステンレス製の平坦な板１０の上に、多孔板としてのメッシュ１１及びメッシュ１２を取り付け、その効果を評価した。図４に示す例では、２枚のメッシュ１１及び１２を取り付けている。メッシュ１１及び１２は、ここではネジ止めにより取り付けているが、本発明はネジ止めに限定されるものではなく、溶接など他の方法によって取り付けてもよい。なお、メッシュとしては、ステンレス製のラス板を用いている。

具体的には、以下の実施例１〜６のように組み合わせた。なお、ここで、（ ）内の数字は、メッシュの孔のサイズを示している。また、板とメッシュ及びメッシュとメッシュの間の間隔は１ｍｍとなるように取り付けている。

また、比較として、メッシュを取り付けていない平坦な板のみ、平坦な板の表面をエッチングし、表面に凹凸を形成した比較例のものを作製した。

実施例１：平坦な板＋メッシュ（４ｍｍ）
実施例２：平坦な板＋メッシュ（２ｍｍ）＋メッシュ（４ｍｍ）
実施例３：平坦な板＋メッシュ（２ｍｍ）＋メッシュ（４ｍｍ）＋メッシュ（６ｍｍ）
実施例４：平坦な板＋メッシュ（２ｍｍ）＋メッシュ（４ｍｍ）＋メッシュ（４ｍｍ）＋メッシュ（６ｍｍ）
実施例５：平坦な板＋メッシュ（２ｍｍ）＋メッシュ（４ｍｍ）＋メッシュ（４ｍｍ）＋メッシュ（６ｍｍ）＋メッシュ（６ｍｍ）
実施例６：平坦な板＋メッシュ（６ｍｍ）＋メッシュ（４ｍｍ）＋メッシュ（２ｍｍ）
比較例１：平坦な板のみ
比較例２：平坦な板の表面をエッチングで凹凸にした板
上記の実施例１〜６及び比較例１，２を有機膜形成装置内に設置し、その下方に蒸着源を設置し、蒸着源からアントラセン誘導体（１，１０ジフェニルアントラセン）を蒸発させ、有機膜が剥離するまでの時間を測定した。測定結果を表１に示す。

表１に示す結果から明らかなように、本発明に従い、多孔板としてのメッシュを設けた実施例１〜６においては、比較例１及び２に比べ、有機膜が剥離するまでの時間が長くなっていることがわかる。従って、本発明に従い、多孔板を設けることにより、付着した有機材料を保持することができ、長時間連続して蒸着を行うことができる。

実施例６においては、蒸着源の近くに孔のサイズの小さいメッシュを配置し、蒸着源から遠ざかるにつれて孔のサイズを大きくしている。この実施例６と実施例３の比較から明らかなように、蒸着源の近くの孔のサイズを大きくし、蒸着源から遠ざかるにつれて孔のサイズを小さくした方が有機材料を多量に保持することができ、有機膜が剥離するまでの時間を長くすることができることがわかる。

本発明の第１の局面に従う有機膜形成装置を示す側面図。 本発明の第１の局面に従う有機膜形成装置を示す正面図。 本発明の第２の局面に従う有機膜形成装置を示す正面図。 本発明に従う実施例において多孔板を取り付けた状態を示す斜視図。

符号の説明

１…蒸着源
１ａ…有機材料の蒸気
２…基板
２ａ…基板の一方端
２ｂ…基板の他方端
３…台座
４…水晶振動子
５…防着板
６ａ，６ｂ，６ｃ…多孔板
７…付着した有機材料
８…シャッター
１０…平坦な板
１１，１２…メッシュ（多孔板）

Claims (6)

1. 真空チャンバー内で蒸着源から有機材料を蒸発させて真空蒸着法により基板上に有機膜を堆積して形成する有機膜形成装置において、
   前記真空チャンバー内で前記有機膜が堆積する前記基板以外の部分の少なくとも一部の上に、付着した有機材料を保持するための多孔板が設けられていることを特徴とする有機膜形成装置。
2. 前記蒸着源が、前記基板の下方において前記基板の一方端から他方端に移動しながら前記基板上に有機膜を堆積することができるように移動可能に設けられており、
   前記基板上に有機膜を堆積させない期間において、前記蒸着源は、前記基板の下方の位置から外れた待機箇所に位置しており、該待機箇所において、前記蒸着源の上方に前記多孔板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の有機膜形成装置。
3. 前記待機箇所における前記蒸着源の上方に、前記蒸着源からの蒸着による蒸着速度を測定するための蒸着速度測定手段が設けられており、該蒸着速度測定手段と前記蒸着源の間に防着板が設けられており、前記多孔板が該防着板の上を覆うように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の有機膜形成装置。
4. 前記基板の下方に前記蒸着源が設けられており、前記基板と前記蒸着源の間に前記基板への蒸着を制御するためのシャッターが設けられており、該シャッターの上を覆うように前記多孔板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の有機膜形成装置。
5. 前記多孔板として、複数の多孔板が重ねて設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機膜形成装置。
6. 前記多孔板の孔のサイズが、内側に位置する多孔板ほど小さくなるように、前記複数の多孔板が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の有機膜形成装置。
   

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