JP2009235479A - 蒸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再現性や生産性を向上させ、蒸着量の調節が容易な蒸着装置を提供すること。
【解決手段】被処理基板１１を搬送させる搬送手段を備え、被処理基板１１に蒸着材料を蒸着させる蒸着装置１であって、蒸着材料を収容する坩堝２１〜２３と、該坩堝２１〜２３を加熱する加熱手段３０と、坩堝２１〜２３の開口部２９に設けられ、被処理基板１１の搬送方向に開口部２９の開口面積が制御された開口制御部４１〜４３とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸着装置に関する。

蒸着装置を用いた蒸着法は、デバイスの製造過程における電極や配線パターン等の形成に広く用いられている。蒸着装置は、例えば導電性の蒸着材料を収容するセラミック製の坩堝（るつぼ）と、坩堝に収容された蒸着材料を蒸発させる高周波誘電コイル（加熱手段）とを備えている。これを用いて成膜するには、例えば真空チャンバ内に、坩堝に蒸着材料が収容された蒸着源を設置するとともに、蒸着源の上方に被処理基板を配置する。そして、坩堝内の蒸着材料を加熱して蒸発させ、気体となった蒸着材料を被処理基板に接触させてここに付着させる。これにより、蒸着材料からなる膜を被処理基板の表面に形成することができる。

デバイスとして、例えば、低分子の有機ＥＬ装置は、一般的に真空蒸着法により作製される。この有機ＥＬ装置は、有機化合物層として、通常、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極が積層されている。この発光層を単独の発光材料により形成する場合、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各色の特性を得ることは難しい。そこで、ホスト材料に蛍光色素をドーピングし共蒸着により発光層を形成することで、発光層の発光効率が高くなり、蛍光色素からのルミネッセンスを発光色として取り出すことができる。共蒸着を行う際には、蛍光色素のドープ濃度が有機ＥＬ装置の特性に大きな影響を与えることが知られている。

そこで、近年、発光層を形成する際、膜厚方向にドープ濃度に勾配をつけることにより、輝度寿命及び発光効率を向上させる方法が注目されている（例えば、特許文献１〜特許文献４参照。）。特許文献１〜特許文献４に記載のクラスター式の蒸着機では、蛍光色素の蒸着レートにより、ドープ濃度を制御している。しかしながら、蛍光色素の蒸着レートは非常に低いため、蒸着レートの制御は困難である。このクラスター式蒸着機では温度調整、または、蒸着源の数を増やすこと等により行われる。また、インライン式蒸着機では、基板の搬送速度を制御する方法や、複数の蒸着源を用いて、各蒸着源から蒸発される蒸着材料の濃度勾配を仕切り板により制御する方法が挙げられる（例えば、特許文献５参照。）。
特開２００２−６９４２７号公報 特開２００４−６１０２号公報 特開２００５−１００７６７号公報 特開２００５−１０８７３０号公報 特開２００３−７７６６２号公報

しかしながら、インライン式蒸着機において、基板の搬送速度を制御して蛍光材料のドープ濃度に勾配をつける方法では、再現性や生産性が悪いといった問題が生じる。また、濃度勾配を仕切り板により制御する方法でも再現性が悪く、各蒸着源を温度制御することで、細かい蒸着量の調整を行うのは非常に困難である。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、再現性や生産性を向上させ、蒸着量の調節が容易な蒸着装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の蒸着装置は、被処理基板を搬送させる搬送手段を備え、前記被処理基板に蒸着材料を蒸着させる蒸着装置であって、前記蒸着材料を収容する坩堝と、該坩堝を加熱する加熱手段と、前記坩堝の開口部に設けられ、前記被処理基板の搬送方向に前記開口部の開口面積が制御された開口制御部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る蒸着装置では、加熱手段により、坩堝を加熱し坩堝に収容された蒸着材料を蒸発させる。蒸発された蒸着材料は坩堝の開口部に設けられた開口制御部を通過し被処理基板に蒸着される。このとき、開口制御部により、坩堝の開口部の開口面積が調整されるので、開口面積に応じた蒸着材料が、搬送手段により搬送されている被処理基板に蒸着される。これにより、蒸着膜を形成する中で蒸着量を調整することができるため、蒸着材料の濃度勾配を容易に調整することができる。したがって、開口制御部により再現性や生産性が向上され、蒸着量の調節が容易な蒸着装置を得ることが可能となる。

また、本発明の蒸着装置は、前記坩堝が前記被処理基板の搬送方向に複数設けられ、前記複数の坩堝にそれぞれ前記開口制御部が設けられ、前記坩堝ごとに前記開口制御部の開口部の開口面積が異なることが好ましい。

本発明に係る蒸着装置では、複数の坩堝に設けられた開口制御部の開口部の開口面積が被処理基板の搬送方向に異なるため、例えば、複数の坩堝の温度制御は一定でありながらも、蒸着膜を形成する中で蒸着量を変化させることができる。これにより、蒸着材料の濃度勾配を容易に調整することができる。したがって、開口制御部により各坩堝から被処理基板に向かう蒸着材料の蒸着量を調整することにより、蒸着量の調節が容易な蒸着装置を得ることが可能となる。

また、本発明の蒸着装置は、前記複数の開口制御部がそれぞれ複数の領域に分けられ、前記領域ごとに開口面積が異なることが好ましい。

本発明に係る蒸着装置では、複数の開口制御部がそれぞれ複数の領域に分けられ、領域ごとに開口面積が異なるため、１つの坩堝で蒸着量を２段階以上に分けることができる。したがって、蒸着膜を形成する中で蒸着材料の濃度勾配をより多く調整することが可能となる。

また、本発明の蒸着装置は、前記複数の領域が前記坩堝の開口部上に位置するように、前記開口制御部を前記被処理基板の搬送方向に移動させる移動機構を備えることが好ましい。

本発明に係る蒸着装置では、移動機構により、複数の領域が坩堝の開口部上に位置するように、開口制御部を被処理基板の搬送方向に移動させる。このように、開口制御部を移動させることによって、坩堝の開口部に対応する開口制御部の領域が変わる。したがって、開口制御部を取り替えることなく、１つの坩堝から被処理基板に向かう蒸着材料の蒸着量を調整することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る蒸着装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

［一実施形態］
図１は、本実施形態の蒸着装置を示す正面図であり、図２は、蒸着装置の内部を側面側から見た図であり、図３は、開口制御部を示す平面図であり、図４は、蒸着装置により製造される有機ＥＬ装置を示す断面図である。
本実施形態に係る蒸着装置１は、図１に示すように、基板（被処理基板）１１の表面１１ａに薄膜を蒸着形成する装置であり、チャンバ１２と、蒸着源２０と、メッシュ（開口制御部）４１，４２，４３とを備えている。
チャンバ１２は、外部との間を密閉可能に形成されており、図示しないポンプ等の減圧装置によって内部が減圧可能になっている。また、チャンバ１２には、その内部に基板１１を搬入するための搬入装置（図示略）及びチャンバ１２から被処理基板を搬出する搬出装置（図示略）と、基板１１を搬送させる搬送装置（搬送手段、図示略）が設けられている。また、基板１１には、表面１１ａに所定の形状のマスク１３が配置され、チャンバ１２の内部を側壁１２ａから側壁１２ｂに向かって搬送される。

蒸着源２０は、図１及び図２に示すように、ゲスト材料（蒸着材料）が収容されたゲスト用坩堝２１，２２，２３と、ホスト材料（蒸着材料）が収容された３つのホスト用坩堝２６と、ゲスト用坩堝２１〜２３，ホスト用坩堝２６をそれぞれ加熱する加熱装置（加熱手段）３０とを備えている。
ゲスト用坩堝２１〜２３は、図２に示すように、チャンバ１２の内壁１２ｃに基板１１の搬送方向に沿って配列されており、ホスト用坩堝２６は、チャンバ１２の内壁１２ｄに沿ってゲスト用坩堝２１〜２３に対向する位置に配列されている。これにより、基板１１の搬入側に配置されたゲスト用坩堝２１、中央に配置されたゲスト用坩堝２２、搬出側に配置されたゲスト用坩堝２３の順に基板１１にゲスト材料が蒸着される。

また、加熱装置３０は、ゲスト用坩堝２１〜２３，ホスト用坩堝２６の外周を覆うように設けられており、例えば電熱線等の加熱機構が設けられている。

ゲスト用坩堝２１〜２３、ホスト用坩堝２６は、図１に示すように、外周部２７と底部２８とを有する円筒状の容器であり、円筒の一方の端部（図中上側）は、開口部２９になっている。
メッシュ４１，４２，４３は、ゲスト用坩堝２１〜２３の開口部２９にそれぞれ設けられており、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、格子状の遮蔽部４１ａ，４２ａ，４３ａと、矩形状に開口したメッシュ開口部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂとを有している。すなわち、メッシュ４１〜４３は、開口部２９の開口面積を調整するものである。

ゲスト用坩堝２１のメッシュ４１は、図３（ａ）に示すように、仕切り部４１ｃにより搬入側（側壁１２ａ側）の第１領域４１ｄと、搬出側（側壁１２ｂ側）の第２領域４１ｅとに分けられている。第１領域４１ｄのメッシュ開口部４１ｂの面積の和に比べて第２領域４１ｅのメッシュ開口部４１ｂの面積の和の方が大きい。言い換えると、第１領域４１ｄの開口率Ａ（第１領域４１ｄの面積に対する第１領域４１ｄ内のメッシュ開口部４１ｂの割合）に比べて、第２領域４１ｅの開口率Ｂ（第２領域４１ｅの面積に対する第１領域４１ｅ内のメッシュ開口部４１ｂの割合）の方が大きい（Ａ＜Ｂ）。

また、ゲスト用坩堝２２のメッシュ４２は、図３（ｂ）に示すように、仕切り部４２ｃにより搬入側（側壁１２ａ側）の第１領域４２ｄと、搬出側（側壁１２ｂ側）の第２領域４２ｅとに分けられている。第１領域４２ｄのメッシュ開口部４２ｂの面積の和に比べて第２領域４２ｅのメッシュ開口部４２ｂの面積の和の方が大きい。言い換えると、第１領域４２ｄの開口率Ｃに比べて、第２領域４２ｅの開口率Ｄの方が大きい。また、開口率Ｂに比べて開口率Ｃの方が大きい（Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ）。

また、ゲスト用坩堝２３のメッシュ４３は、図３（ｃ）に示すように、仕切り部４３ｃにより搬入側（側壁１２ａ側）の第１領域４３ｄと、搬出側（側壁１２ｂ側）の第２領域４３ｅに分けられている。第１領域４３ｄのメッシュ開口部４３ｂの面積の和に比べて第２領域４３ｅのメッシュ開口部４３ｂの面積の和の方が小さい。言い換えると、第１領域４３ｄの開口率Ｅに比べて、第２領域４３ｅの開口率Ｆの方が小さい。また、開口率Ａと開口率Ｆとは略等しく、開口率Ｂと開口率Ｅとは略等しい（Ｅ＞Ｆ）。

次に、以上の構成からなる本実施形態の蒸着装置１を用いて形成される有機ＥＬ装置５０について説明する。
有機ＥＬ装置５０は、図４に示すように、基板１１と、陽極５２と、正孔輸送層５３と、発光層５４と、電子輸送層５５と、陰極５６とを備えている。
基板１１は、例えばガラスや石英、プラスチックなどの光透過可能な材料からなる。陽極５２は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの光透過可能な導電材料からなる電極である。正孔輸送層５３は、発光層５４に正孔を注入する層であり、例えば低分子の有機材料からなる。

発光層５４は、正孔輸送層５３からの正孔と陰極５６からの電子とを結合させて光を発生させる層であり、例えば低分子の有機材料からなる。発光層５４の材料としては、白色の蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の低分子材料を用いることができ、例えばアントラセンやピレン、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム、ビススチリルアントラセン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体などの低分子材料（ホスト材料）に、ルブレン、キナクリドン誘導体、フェノキサゾン誘導体、ＤＣＭ、ＤＣＪ、ペリノン、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ジアザインダセン誘導体等のドーパント（ゲスト材料）を添加して用いることができる。陰極５６は、例えばアルミニウムやカルシウムなどの金属からなる電極である。

また、陽極５２と陰極５５との間に電圧を印加することにより、陽極５２から正孔注入層５３を介して発光層５４に正孔が注入される。同時に、陰極５５から発光層５４に電子が注入される。この正孔と電子とが発光層５４内で結合することによって発光し、発光した光は基板１１側から外部に射出されるようになっている。

次に、有機ＥＬ装置５０の製造方法について説明する。
まず、基板１１上に、例えばスパッタリング法等の手法によって陽極５２を形成する。そして、陽極５２上に正孔輸送層５３を形成した後、この基板１１を蒸着装置１内へ移動し、正孔輸送層５３が形成された面が蒸着源２０に対向するように基板１１保持し、表面１１ａにマスク１３を配置する。ゲスト用坩堝２１，２２，２３にゲスト材料を所定量収容し、ホスト用坩堝２６にホスト材料を所定量収容する。

次いで、基板１１をチャンバ１２の内部を側壁１２ａから側壁１２ｂに向かって搬送する。加熱装置３０によってゲスト用坩堝２１〜２３、ホスト用坩堝２６を加熱すると、図１に示すように、ゲスト材料が、ゲスト用坩堝２１〜２３のメッシュ開口部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂを通過して飛散されるとともに、ホスト用坩堝２６からホスト材料が蒸発する。このとき、まず、ゲスト用坩堝２１〜２３のうち、ゲスト用坩堝２１のメッシュ４１の第1領域４１ｄのメッシュ開口部４１ｂから蒸発されたゲスト材料とホスト材料とが混合し、基板１１に蒸着する。続いて、メッシュ４１の第２領域４１ｅのメッシュ開口部４１ｂから蒸発したゲスト材料が基板１１に付着し、メッシュ４２の第１領域４２ｄのメッシュ開口部４２ｂ、第２領域４２ｅのメッシュ開口部４２ｂ、メッシュ４３の第１領域４３ｄのメッシュ開口部４３ｂ、第２領域４３ｅのメッシュ開口部４３ｂを通過して飛散されたゲスト材料が順に基板１１に付着する。
このようにして、蒸発したホスト材料及びゲスト材料は、正孔輸送層５３に付着し、発光層５４が形成される。その後、蒸着装置１から基板１１を取り出し、発光層５４上に電子輸送層５５、陰極５６を順に形成する。このようにして、図４に示す有機ＥＬ装置５０が形成される。

本実施形態に係る蒸着装置１では、メッシュ４１〜４３により、ゲスト用坩堝２１〜２３の開口部２９の開口率Ａ〜Ｆが異なるので、開口率Ａ〜Ｆに応じたゲスト材料が基板１１に蒸着される。すなわち、開口率Ａ〜Ｆのうち開口率Ｄが最も大きいため、メッシュ４２の第２領域４２ｅのメッシュ開口部４２ｂを通過したゲスト材料が最も多く基板１１に付着する。したがって、図４に示すように、発光層５４の中央部分が最もゲスト材料の濃度が高い膜が形成される。このように、発光層５４を形成する中で蒸着量を調整することがでるため、ゲスト材料の濃度勾配を容易に調整することができる。したがって、メッシュ４１〜４３によりゲスト用坩堝２１〜２３から基板１１に付着するゲスト材料の蒸着量を調整することによって、再現性や生産性が向上され、ゲスト材料の蒸着量の調節が容易な蒸着装置１を得ることが可能となる。

なお、１つのメッシュ４１〜４３が開口率の異なる２つの領域を有する構成にしたが、複数の領域に分けられていなくても良く、また、３つ以上の領域に分かれていても良い。
また、メッシュ４１〜４３として、矩形状の開口を有するものに限らず円形状であっても良く、また、シャッタの絞りのように連続的に開口部２９を制御するものであっても良い。
また、発光層５４の中央部分が最もゲスト材料の濃度が高い膜としたが、濃度勾配はこれに限るものではない。
また、図５に示すように、メッシュ６１に移動機構６０が設けられた構成であっても良い。この場合、メッシュ６１が複数種の開口率（例えば、２０％，５０％，８０％）を有する領域に分けられたものを用いて、移動機構６０により開口率２０％，５０％，８０％のいずれかの領域が開口部２９に位置するように調整する。この移動機構６０により、メッシュ６１を移動させることによって、ゲスト用坩堝２１〜２６の開口部２９に対応するメッシュの領域が変わる。このように、１つのメッシュ６１に開口率の異なる複数の領域を形成することにより、メッシュ６１を取り替えることなく、１つのゲスト用坩堝２１〜２６から蒸発する蒸着量を調整することが可能となる。
また、蒸着装置１はゲスト用坩堝２１〜２３を複数備えた構成にしたが、坩堝を１つだけ備えた構成であっても良い。この構成では、坩堝の開口部に設けられるメッシュは複数種の開口率を有する領域に分かれている。
さらに、仕切り部４１ｃ，４２ｃ，４３ｃは必ずしも設けられていなくても良い。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

本発明の一実施形態に係る蒸着装置を示す正面図である。 図１の蒸着装置の内部を側面側から見た図である。 図１の蒸着装置に用いられる開口制御部を示す平面図である。 図１の蒸着装置により製造される有機ＥＬ装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る蒸着装置の変形例を示す正面図である。

符号の説明

１…蒸着装置、１１…基板（被処理基板）、２１，２２，２３…ゲスト用坩堝、２９…開口部、３０…加熱装置（加熱手段）、４１，４２，４３…メッシュ（開口制御部）、６０…移動機構

Claims (4)

1. 被処理基板を搬送させる搬送手段を備え、前記被処理基板に蒸着材料を蒸着させる蒸着装置であって、
   前記蒸着材料を収容する坩堝と、
   該坩堝を加熱する加熱手段と、
   前記坩堝の開口部に設けられ、前記被処理基板の搬送方向に前記開口部の開口面積が制御された開口制御部とを備えることを特徴とする蒸着装置。
2. 前記坩堝が前記被処理基板の搬送方向に複数設けられ、
   前記複数の坩堝にそれぞれ前記開口制御部が設けられ、
   前記坩堝ごとに前記開口制御部の開口部の開口面積が異なることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
3. 前記複数の開口制御部がそれぞれ複数の領域に分けられ、
   前記領域ごとに開口面積が異なることを特徴とする請求項２に記載の蒸着装置。
4. 前記複数の領域が前記坩堝の開口部上に位置するように、前記開口制御部を前記被処理基板の搬送方向に移動させる移動機構を備えることを特徴とする請求項３に記載の蒸着装置。

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