JP2008115410A - 蒸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】膜厚モニターの使用寿命をより長くして、タクトタイム、製品歩留率、製造コストを適正なものとする。
【解決手段】蒸着用開口部５及び膜圧モニター用開口部６を有する蒸着源を備える。蒸着用開口部５は、被蒸着基板である石英ガラス基板に向かって配置される。膜圧モニター用開口部６は、被蒸着基板である石英ガラス基板以外の方向に向かって配置される。膜圧モニター用開口部６に正対する位置に膜厚モニター７を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸着装置に関し、特に有機ＥＬ表示装置を構成する有機ＥＬ膜材料を蒸着する際に好適に用いられる蒸着装置に関する。

有機ＥＬ表示装置は、高輝度及び低消費電力を実現することができる表示装置である。また、薄型であるとともに高速な応答性を有し、さらに高視野角であるという点で、液晶表示装置に代わる表示デバイスとして注目されている。有機ＥＬ表示装置の製造方法には、大きく分けて２通りの方法がある。第１の方法は、低分子型有機ＥＬ材料をマスク蒸着により成膜する方法である。第２の方法は、基板上に予めリブを形成した後、該リブに囲まれた凹部にインクジェット法等により高分子型有機ＥＬ材料を供給する方法である。このうち、インクジェット法により高分子型有機ＥＬ材料を供給する方法は、使用する高分子型有機ＥＬ材料が未だ開発途上であるため、現段階では商品化が実現されていない。一方、蒸着法を用いる方法については、既にパッシブマトリクス方式のモノカラーパネルやエリアカラーパネルが商品化されている。

図４を参照して、従来の有機ＥＬ膜材料の蒸着装置について説明する。図４は、従来の蒸着装置の概略を示す模式図である。

従来の一般的な蒸着装置は、図４に示すように、真空チャンバー４７内に、蒸着源４１、マスク４４、被蒸着基板４５等が配設され、蒸着源４１とマスク４４との間にはシャッター４６が設けられている。また、被蒸着基板４５と蒸着源４１との間には、膜厚モニター４３が設置されている。なお、膜厚モニター４３は、被蒸着基板４５近辺に設置されている場合もある。さらに、蒸着源４１のシャッター４６側には蒸着用開口部４２が設けられている。このような蒸着装置で使用するマスク４４は、パネル発光部に対応した部位が開口部となった金属板を用いるのが一般的である（特許文献１参照）。

従来の蒸着装置を用いて、少量生産（バッチ式）を行う場合には、被蒸着基板４５と１回の蒸着分の蒸着材料とを、成膜を行う毎に真空チャンバー４７内に収容し直す手順が繰り返される。しかし、大量生産を行う場合には、予め数回から数百回分の蒸着材料を真空チャンバー４７に常設された蒸着源内のルツボ型の容器に収容しておき、真空チャンバー４７の真空を保持し、蒸着工程毎にロードロック室を介して被蒸着基板４５のみを交換していた。

特開平６−２２３９７０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の蒸着装置では、膜厚モニターに堆積する蒸着材料の量が、被蒸着基板に堆積する蒸着材料の量とほぼ同じとなっている。このため、膜厚モニターに一定量の蒸着材料が堆積すると、膜厚モニターの測定精度が低下して、膜厚モニターの使用寿命が短くなってしまう。特に、有機材料を蒸着する場合には、他の蒸着材料と比較して少量の堆積であっても膜厚モニターの測定精度が低下してしまうおそれがある。

膜厚モニターの測定精度が低下した場合には、新たな膜厚モニターと交換しなければならない。特に、連続して蒸着を行う場合、頻繁に膜厚モニターの交換を行うと、タクトタイムが上昇したり、製品歩留率が低下したりして、製造コストが上昇する等の不都合が生じる可能性がある。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、膜厚モニターの使用寿命をより長くして、タクトタイム、製品歩留率、製造コストを適正なものとすることが可能な蒸着装置を提供することを目的とする。

本発明の蒸着装置は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を備えている。すなわち、本発明の蒸着装置は、複数の開口部を有する蒸着源を備えており、前記複数の開口部のうちの一部が被蒸着基板に向かって配置されるとともに、他の開口部が被蒸着基板以外の方向に向かって配置されている。さらに、前記被蒸着基板以外の方向に向かって配置された他の開口部に正対する位置に膜厚モニターが配置されている。

本発明の蒸着装置によれば、複数の開口部を有する蒸着源を備え、被蒸着基板に対向する開口部と、膜厚モニターに対向する開口部とを区別することにより、膜厚モニターに堆積する蒸着材料を減少させることができる。このため、膜厚モニターの使用寿命をより長くして、タクトタイム、製品歩留率、製造コストを適正化することができる。

以下、本発明に係る蒸着装置の実施形態について説明する。

本発明の実施形態に係る蒸着装置は、複数の開口部を有する蒸着源を備えている。すなわち、蒸着源には、被蒸着基板に向けて設置された開口部（以下、蒸着用開口部と称する）と、被蒸着基板が存在しない方向に向けて設置された開口部（以下、膜厚モニター用開口部と称する）とが設けられている。

また、蒸着源内に配置された蒸着用ルツボにも、蒸着用開口部及び膜厚モニター用開口部に対応する開口部が設けられている。さらに、膜厚モニター用開口部に正対して膜厚モニターが設置されている。例えば、蒸着源の直上に被蒸着基板を配置して蒸着用開口部を被蒸着基板に向けるとともに、膜厚モニター用開口部を蒸着源の側壁部（蒸着用開口部に対し略直角の方向）に配置して膜厚モニターを膜厚モニター用開口部付近に設置する。

このような構成とすることにより、蒸着源から被蒸着基板までの空間に膜厚モニターを配置する必要がないため、この空間は被蒸着基板の直径に制限されるような最小限の大きさを有していればよい。また、長時間の蒸着を行うために、膜厚モニターの水晶振動子をリボルバー式のケースに複数枚設置し、順次、水晶振動子を交換する場合においても、膜厚モニターが蒸着源の側壁部に設置されるため、新たにスペースを空ける必要がない。

なお、本実施形態においては、膜厚モニターを被蒸着基板付近に設置していない。したがって、膜厚モニターを被蒸着基板付近に設置する場合と比較して、被蒸着基板と蒸着用開口部との距離や、膜厚モニター用開口部と膜厚モニターとの距離を正確に設定する必要がある。すなわち、蒸着速度の正確な再現性を得るために、被蒸着基板と蒸着源内に配置される蒸着用ルツボの蒸着用開口部との位置関係、及び膜厚モニター用開口部と膜厚モニターとの位置関係が厳密に維持される必要がある。

このため、本実施形態に係る蒸着装置は、蒸着源内に設置されたルツボの位置決め機構を備えている。すなわち、蒸着材料の継ぎ足しや交換等で蒸着源からルツボを脱着しても、被蒸着基板と蒸着用開口部との位置関係、及び膜厚モニター用開口部と膜厚モニターとの位置関係を厳密に再現出来るようにするため、ルツボと蒸着源との間に位置決め機構を付加している。

また、複数の蒸着源を設けた場合に、各蒸着源は、被蒸着基板以外の方向に向かって配置された開口部が互いに交差しないように配設されている。すなわち、複数の蒸着源を同時に使用する共蒸着の場合には、各蒸着源の蒸着用開口部を被蒸着基板に向けるとともに、各蒸着源の膜厚モニター用開口部を蒸着用開口部とは逆向きに設置することにより、クロストークの発生を少なくしている。このような構成とすることにより、小さな空間で複数の蒸着源を利用した場合であっても、クロストークの発生を少なくして正確な膜厚測定を行いながら共蒸着を行うことが可能となる。

また、被蒸着基板に向かって配置された開口部の開口面積は、被蒸着基板以外の方向に向かって配置された開口部の開口面積よりも大きくなるように設定することが好ましい。また、被蒸着基板に向かって配置された開口部のコンダクタンスは、被蒸着基板以外の方向に向かって配置された開口部のコンダクタンスよりも大きくなるように設定することが好ましい。このような構成とすることにより、膜厚モニターに堆積する蒸着材料を減少させることができる。

＜実施例１＞
以下、図面を参照して、本発明に係る蒸着装置の具体的な実施例について説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る蒸着装置に用いる蒸着源の概略を示す模式図である。また、図２は、図１に示す蒸着源を上方から見た状態の概略を示す模式図である。

本発明の実施例１に係る蒸着装置に用いる蒸着源は、図１に示すように、ベース３上にルツボ支柱２を固定し、このルツボ支柱２によりルツボ１を支持している。また、ツルボ１の底面には位置決め穴４が形成されている。ベース３に対してルツボ１を位置決めするには、位置決め穴４にルツボ支柱２を嵌め込めばよく、これにより、ベース３とルツボ１との位置関係が固定される。なお、図２に示すように、ルツボ１の底面に形成した位置決め穴４は、ルツボ１の高さと傾きを同時に規格化するために３カ所設けられており、これにより、ルツボ１を３点で支持するようになっている。ルツボ１の上部には蒸着用開口部５（図１参照）が形成されており、蒸着用開口部５の直上には被蒸着基板（図示せず）が載置されている。

また、ルツボ１の側壁には膜厚モニター用開口部６が形成されており、膜厚モニター用開口部６に正対する位置に、膜厚モニター支柱８を介して膜厚モニター７が固定されている。膜厚モニター支柱８はベース３に固定されており、これにより、ベース３に対する膜厚モニター７との位置決めがなされ、ルツボ１と膜厚モニター７の位置関係が固定される。

また、ルツボ１の周囲には、ルツボ１を加熱するためのヒーター９が配置されている。また、ルツボ１の底部に接触するようにして、ルツボ１の温度を測定するための熱伝対１２が配置されている。さらに、ヒーター９の外側には、リフレクター１０，１１が設置されている。このリフレクター１０，１１により、ヒーター９からの輻射熱がルツボ１側に集中するようになっている。

実施例１に係る蒸着装置では、蒸着を行う際に、ルツボ１の内部に載置された蒸着材料（図示せず）の蒸気が、主に蒸着用開口部５から噴出し、被蒸着基板に照射されて蒸着材料の薄膜を形成する。この時、ルツボ１の側壁に形成された膜厚モニター用開口部６からも蒸着材料の蒸気が噴出される。蒸着用開口部５及び膜厚モニター用開口部６から噴出される蒸着材料の蒸気の流量は、各開口部５，６のコンダクタンスによって規格化される。したがって、各開口部５，６のコンダクタンスを規程することにより、被蒸着基板上での蒸着速度と、膜厚モニター７で測定される蒸着速度とを調整することができる。実施例１では、蒸着用開口部５に対する膜厚モニター用開口部６のコンダクタンスを１０００：１に設定している。

上述したように、実施例１に係る蒸着装置によれば、被蒸着基板に対向する蒸着用開口部５と、膜厚モニター７に対向する膜厚モニター用開口部６とを区別して設けている。このような構成とすることにより、膜厚モニター７の使用寿命を延長して、タクトタイム、製品歩留率、製造コストを適正化することができる。

次に、実施例１に係る蒸着装置に関する具体的数値を説明する。

ルツボ１に、蒸着物としてＡｌｑ３を３ｇ投入し、蒸着源直上に石英ガラス基板（図示せず）を配設した。また、石英ガラス基板の蒸着面に近接してシャッター（図示せず）を設置し、蒸着を行う時のみにシャッターを開き、蒸着を行っていない時にはシャッターを閉じて石英ガラス基板を覆い隠すようにした。蒸着用開口部５から石英ガラス基板の蒸着面までの距離は、２００ｍｍとした。また、膜厚モニター用開口部６から膜厚モニター７までの距離は、１０ｍｍとした。なお、膜厚モニター７は、水晶振動子を用いるタイプの物を使用した。

上述した構成からなる実施例１に係る蒸着装置を用いて、蒸着を行った。まず、蒸着源及び石英ガラス基板が設置されている真空チャンバー内を１×１０^-5ｐａに真空排気した後、ヒーター９に通電してルツボ１を２８０℃に昇温した。その後、ルツボ１の温度が２８０℃に到達すると、膜厚モニター７により蒸着速度が１±０．１ｎｍ／ｓｅｃで安定していることを確認し、シャッターを開いて蒸着を開始した。そして、膜厚モニター７により、５０ｎｍ成膜したことを確認した時点で、シャッターを閉じて蒸着を終了した。蒸着終了後に、石英ガラス基板上に蒸着したＡｌｑ３薄膜の厚さを測定したところ、基板中心部で５０．１ｎｍであった。

続いて、リフレクター１０を取り外し、ルツボ１から蒸着源からを取り出した。そして、ルツボ１内に、新たな蒸着物としてＡｌｑ３を３ｇ投入し、ルツボ１をルツボ支柱２に嵌め込んで蒸着源内に設置した。また、膜厚モニター７の水晶振動子を新たな物と交換した。この時、ルツボ１と膜厚モニター７とは、それぞれルツボ支柱２と膜厚モニター支柱８によりベース３に固定されるため、相互の位置関係が再現される。その後、上述した手順と同様にして、石英ガラス基板上にＡｌｑ３薄膜を５０ｎｍ蒸着した。蒸着終了後に、石英基板上に蒸着したＡｌｑ３薄膜の厚さを測定したところ、基板中心部で５０．２ｎｍであった。膜厚は段差測定機で測定したが、第１回目の蒸着と第２回目の蒸着における０．１ｎｍの差は測定誤差範囲内であり、ルツボ１と膜厚モニター７との位置関係が再現されていることが確認できた。

＜実施例２＞
次に、本発明の実施例２に係る蒸着装置について説明する。本発明の実施例２に係る蒸着装置は、複数の蒸着源を用いて共蒸着を行うための蒸着装置である。図３は、本発明の実施例２に係る蒸着装置の概略を示す模式図である。

本発明の実施例２に係る蒸着装置は、図３に示すように、真空チャンバー１７内に、上述した実施例１に係る蒸着装置に用いたものと同様の２個の蒸着源１３，１４を配設したものである。２個の蒸着源１３，１４は、シールド板１８を挟んで、被蒸着基板１５に対して対称の位置に設置されている。このシールド板１８は、各蒸着源１３，１４から放出される蒸着材料のガスが、互いの蒸着源に紛れ込むクロスコンタミネーションと称される現象を防止するために設置されている。また、被蒸着基板１５を覆い隠す位置にシャッター１６が設置されており、蒸着時のみにシャッター１６を開いて、被蒸着基板１５が蒸着源１３，１４からの蒸気に曝されるようになっている。

また、実施例２に係る蒸着装置では、２個の蒸着源１３，１４において、膜厚モニター用開口部が互いに交差しないように配設されている。このように、実施例２に係る蒸着装置によれば、小さな空間で複数の蒸着源を利用した場合であっても、クロストークの発生を少なくして正確な膜厚測定を行いながら共蒸着を行うことができる。

次に、実施例２に係る蒸着装置に関する具体的数値を説明する。

蒸着源１３を収容するためのルツボにＡｌｑ３を３ｇ投入するとともに、蒸着源１４を収容するためのルツボにクマリン５４０を０．５ｇ投入した。なお、被蒸着基板１５として石英基板を用いた。各蒸着源１３，１４から被蒸着基板１５までの距離は、２００ｍｍとした。シャッター１６は、被蒸着基板１５を覆い隠す位置に設置した。

そして、真空排気系１９により真空チャンバー１７を真空排気した。この際、真空計（図示せず）により真空チャンバー１７内の圧力をモニターし、真空チャンバー内を１×１０^-5ｐａとした。その後、蒸着源１３を２９０℃に昇温するとともに、蒸着源１４を２６０℃に昇温した。

蒸着源１３の膜厚モニターにより、蒸着速度が５±０．１ｎｍ／ｓｅｃで安定していることを確認した。さらに、蒸着源１４の膜厚モニターにより、蒸着速度が０．０５±０．００１ｎｍ／ｓｅｃで安定していることを確認し、シャッター１６を開いて蒸着を開始した。その後、蒸着源１３の膜厚モニターにより、５０ｎｍ成膜したことを確認した時点で、シャッター１６を閉じて蒸着を終了した。蒸着終了後に、被蒸着基板１５上に蒸着した共蒸着薄膜の組成を分析したところ、Ａｌｑ３に対しクマリン５４０が１．０５％であることが確認できた。

本発明の実施例１に係る蒸着装置に用いる蒸着源の概略を示す模式図である。 図１に示す蒸着源を上方から見た状態の概略を示す模式図である。 本発明の実施例２に係る蒸着装置の概略を示す模式図である。 従来の蒸着装置の概略を示す模式図である。

符号の説明

１ ルツボ
４ 位置決め穴
５ 蒸着用開口部
６ 膜厚モニター用開口部
７ 膜厚モニター

Claims (5)

1. 複数の開口部を有する蒸着源を備え、
   前記複数の開口部のうちの一部が被蒸着基板に向かって配置されるとともに、他の開口部が被蒸着基板以外の方向に向かって配置されており、
   前記被蒸着基板以外の方向に向かって配置された他の開口部に正対する位置に膜厚モニターが配置されていることを特徴とする蒸着装置。
2. 前記蒸着源内に設置されたルツボの位置決め機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
3. 前記蒸着源を複数有し、
   各蒸着源は、前記被蒸着基板以外の方向に向かって配置された開口部が互いに交差しないように配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸着装置。
4. 前記被蒸着基板に向かって配置された開口部の開口面積は、前記被蒸着基板以外の方向に向かって配置された開口部の開口面積よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蒸着装置。
5. 前記被蒸着基板に向かって配置された開口部のコンダクタンスは、前記被蒸着基板以外の方向に向かって配置された開口部のコンダクタンスよりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蒸着装置。

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