JP2012087387A - 薄膜形成装置及び薄膜形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜材料の使用効率が高く、大型基板に所定の形状の薄膜を形成できる技術を提供する。
【解決手段】
材料ガス放出装置３０は、内部に材料ガスが配置される中空の蒸気タンク３２ｈ、３２ｄと、載置面１３と対面する位置に配置され、蒸気タンク３２ｈ、３２ｄにそれぞれ接続された複数の放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃と、各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃を、載置面１３に平行で薄膜形成方向５と直角な成分を有する方向にそれぞれ個別に移動する位置調整装置とを有している。材料ガス放出装置３０と処理台１２を一の薄膜形成方向５に沿って相対移動させながら、各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃から材料ガスを真空槽１１内に放出させて載置面１３上の成膜対象物２０に到達させ、直線状の薄膜を複数本同時に形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関する。

従来、基板に所定の形状の有機又は無機分子の薄膜を形成する場合に真空蒸着法が行われていた。図５は真空蒸着法で用いられる従来の薄膜形成装置１００の一例の内部構成図を示している。

真空蒸着法では、真空排気装置１１２により真空排気された真空槽１１１内で、基板１２２に所定の形状の開口を有するマスク１２１を貼り合わせ、基板１２２から離れた位置に配置された蒸発源１４１から薄膜材料１４５を加熱して材料ガスを放出させ、放出された材料ガスをマスク１２１の開口から露出する基板１２２の表面に到達させ、基板１２２の表面に開口と同じ形状の薄膜を形成する。符号１４２は薄膜材料１４５を加熱する加熱装置を示している。

しかしながら、この真空蒸着法では、マスク１２１が蒸発源１４１からの熱を受けて膨張すると、マスク１２１の開口の形状が変形し、基板１２２に形成される薄膜の形状が変形するという問題があった。そこで、成膜中にマスク１２１を冷却しておく必要があるのだが、近年の基板の大型化に伴ってマスクも大型化し、冷却装置１２４によりマスク１２１の周辺部を冷却しても、マスク１２１の中央部を効果的に冷却できないという問題が生じていた。すなわち、大面積の基板に微細な形状の薄膜を形成することが困難であった。

また、マスク１２１と基板１２２とを貼り合わせるために、マスク１２１と基板１２２とのアライメントに時間がかかり、生産効率が悪かった。
さらに、蒸発源１４１から放出された材料ガスは真空槽１１１内に拡散し、マスク１２１の開口が微細な場合には、開口を通過して基板１２２に付着する材料ガスの充填率が悪かった。

また、基板１２２に成膜すると同時に材料ガスはマスク１２１の開口の外側の遮蔽部にも付着する。マスク１２１の遮蔽部に堆積する薄膜が厚くなると、この薄膜が開口の縁を覆って、基板１２２に形成される薄膜の形状が歪むという問題があった。また、マスク１２１の遮蔽部に付着した薄膜材料は無駄になったり、パーティクルになったりして、コストと品質面で問題があった。

さらに、基板１２２とマスク１２１以外にも、真空槽１１１の槽壁や防着板（不図示）にも材料ガスは付着し、薄膜材料が無駄になったり、パーティクルになったりして、コストと品質面で問題があった。

一方、特許文献１又は特許文献２では、インクジェット吐出装置から薄膜材料を含有する吐出液を吐出させ、基板の所定位置に着弾させて、基板に所定の形状の薄膜を形成するインクジェット法が開示されている。インクジェット法では、真空蒸着法における上記問題が生じないという利点がある。

しかしながら、インクジェット法では、吐出液には薄膜材料に加えて溶剤が含まれる。基板に形成される薄膜中に溶剤が残留すると、薄膜の膜質に影響するという問題があった。また、基板表面に予め別の薄膜（下地膜）が形成されている場合には、基板表面に吐出液が着弾すると、吐出液中の溶剤がこの下地膜を損傷するおそれがあった。

特開２０００−１０６２７８号公報 特開２００５−５６６１４号公報

本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、薄膜材料の使用効率が高く、大型基板に所定の形状の薄膜を形成できる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置され、成膜対象物が載置面上に配置される処理台と、材料ガスを前記真空槽内に放出させて前記載置面上の前記成膜対象物に到達させ、薄膜を形成する材料ガス放出装置と、前記材料ガス放出装置と前記処理台を、前記載置面と平行な一の薄膜形成方向に沿って相対移動する移動装置とを有する薄膜形成装置であって、前記材料ガス放出装置は、内部に前記材料ガスが配置される中空の蒸気タンクと、前記載置面と対面する位置に配置され、前記蒸気タンクにそれぞれ接続された複数の放出装置本体と、各前記放出装置本体を、前記載置面に平行で前記薄膜形成方向と直角な成分を有する方向にそれぞれ個別に移動する位置調整装置と、を有し、各前記放出装置本体には、先端が前記載置面に向けられた細管がそれぞれ接続され、前記蒸気タンク内の前記材料ガスが、各前記放出装置本体に供給され、各前記細管の先端から放出され、前記処理台に配置された成膜対象物の表面に到達して薄膜が形成される薄膜形成装置である。
本発明は薄膜形成装置であって、前記成膜対象物の表面のアライメントマークを撮像する撮像装置と、前記撮像装置の撮像画像から、前記アライメントマークと各前記放出装置本体との相対位置を認識し、前記位置調整装置に制御信号を送って、各前記放出装置本体を、前記成膜対象物の表面の各前記放出装置本体とそれぞれ対応する所定位置に移動させる制御装置と、を有する薄膜形成装置である。
本発明は薄膜形成装置であって、前記蒸気タンクと前記放出装置本体とを接続する供給管の少なくとも一部は曲がることができる柔軟な材質で形成された薄膜形成装置である。
本発明は薄膜形成装置であって、前記蒸気タンクとは離間した位置に、内部に薄膜材料が配置されたガス発生装置が配置され、前記ガス発生装置は前記蒸気タンクに接続され、前記ガス発生装置内で前記薄膜材料が加熱されて蒸発して前記材料ガスが生成され、前記蒸気タンクに供給されるように構成された薄膜形成装置である。
本発明は薄膜形成装置であって、前記材料ガス放出装置は、各前記放出装置本体よりも前記載置面に近い位置に、前記載置面と対面して配置された防熱板と、各前記防熱板に形成され、前記細管が挿通された孔とを有し、前記細管の先端は前記防熱板よりも前記処理台に近い位置に配置された薄膜形成装置である。
本発明は薄膜形成装置であって、前記細管と前記孔の内周とは離間された薄膜形成装置である。
本発明は薄膜形成装置であって、前記細管と前記孔の内周との間には断熱材が配置された薄膜形成装置である。
本発明は、真空槽内を真空排気し、材料ガスを、前記真空槽内に配置された放出装置本体に供給し、前記放出装置本体に接続された細管の先端から放出させ、前記細管の先端と対面する成膜対象物の表面に到達させながら、前記放出装置本体と前記成膜対象物を、前記成膜対象物表面と平行な一の薄膜形成方向と平行に相対移動させて、前記成膜対象物の表面に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、複数台の前記放出装置本体が互いに同じ蒸気タンクに接続された材料ガス放出装置を用いて、前記成膜対象物表面に、成膜すべき領域である成膜直線を前記薄膜形成方向と平行に複数本あらかじめ定めておき、各前記放出装置本体を、前記成膜対象物表面と平行で前記薄膜形成方向と直角な成分を有する方向にそれぞれ個別に移動させて、各前記細管の先端をそれぞれ異なる前記成膜直線と対面させ、材料ガスを、前記蒸気タンク内に供給して各前記放出装置本体に分配し、各前記細管の先端からそれぞれ放出させ、前記成膜対象物の表面に到達させながら、前記材料ガス放出装置と前記成膜対象物を、前記薄膜形成方向と平行に相対移動させて、前記成膜対象物の表面の複数の前記成膜直線上に同時に薄膜を形成する薄膜形成方法である。
本発明は薄膜形成方法であって、各前記放出装置本体を前記成膜対象物表面と平行で前記薄膜形成方向と直角な成分を有する方向にそれぞれ個別に移動させる前に、前記成膜対象物の表面のアライメントマークを撮像し、撮像結果から、前記アライメントマークと各前記放出装置本体との相対位置を認識する薄膜形成方法である。

マスクを用いなくても所定の形状の薄膜を形成することができるので、大面積基板にパターン膜を形成することが容易になる。
直線状の薄膜を複数本同時に形成することができるので、成膜速度が上がる。
細管の先端から放出された材料ガスが広がる前に成膜対象物の表面に到達させ、付着させるので、薄膜材料を節約できる。

本発明の薄膜形成装置の平面図 本発明の薄膜形成装置のＡ−Ａ線切断断面図 放出装置本体の内部構成図 （ａ）〜（ｃ）：細管の先端の中空部分の形状を説明するための図 従来の薄膜形成装置の一例の内部構成図

＜薄膜形成装置の構造＞
本発明の薄膜形成装置の構造を説明する。
図１は薄膜形成装置１０の一例の平面図、図２は同Ａ−Ａ線切断断面図を示している。

この薄膜形成装置１０は、真空槽１１と、真空槽１１内に配置され、成膜対象物２０が載置面１３上に配置される処理台１２と、材料ガスを真空槽１１内に放出させて載置面１３上の成膜対象物２０に到達させ、薄膜を形成する材料ガス放出装置３０と、材料ガス放出装置３０と処理台１２を、載置面１３と平行な一の薄膜形成方向５に沿って相対移動する移動装置とを有している。図１では真空槽１１を省略している。

処理台１２は、板状の成膜対象物２０を配置する載置面１３を有しており、ここでは処理台１２は、載置面１３を鉛直上方に向け、真空槽１１の内部に配置されている。
真空槽１１には真空ポンプ１４が接続されており、内部を真空排気できるようにされている。

材料ガス放出装置３０は、内部に材料ガスが配置される１乃至複数個の中空の蒸気タンク３２ｈ、３２ｄと、載置面１３と対面する位置に配置され、蒸気タンク３２ｈ、３２ｄにそれぞれ接続された複数の放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃と、各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃を、載置面１３に平行で薄膜形成方向５と直角な成分を有する方向にそれぞれ個別に移動する位置調整装置５３₁、５３₂、５３₃とを有している。

本例の薄膜形成装置１０は、第一の蒸気タンク３２ｈと第二の蒸気タンク３２ｄの二台を有している。ここでは第一、第二の蒸気タンク３２ｈ、３２ｄは真空槽１１の内部に配置されているが、真空槽１１の外側に配置されていてもよい。

第一、第二の蒸気タンク３２ｈ、３２ｄとは離間した位置には、内部に薄膜材料が配置された一乃至複数台のガス発生装置３３ｈ_R、３３ｈ_G、３３ｈ_B、３３ｄ_R、３３ｄ_G、３３ｄ_Bが配置されている。

本例の薄膜形成装置１０は、Ｒ、Ｇ、Ｂの第一のガス発生装置３３ｈ_R、３３ｈ_G、３３ｈ_Bと、Ｒ、Ｇ、Ｂの第二のガス発生装置３３ｄ_R、３３ｄ_G、３３ｄ_Bを有している。Ｒ、Ｇ、Ｂの第一のガス発生装置３３ｈ_R、３３ｈ_G、３３ｈ_B内にはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色のホストとなる有機薄膜材料がそれぞれ別々に配置され、Ｒ、Ｇ、Ｂの第二のガス発生装置３３ｄ_R、３３ｄ_G、３３ｄ_B内にはＲ、Ｇ、Ｂの各色のドーパントとなる有機材料がそれぞれ別々に配置されている。

第一、第二の蒸気タンク３２ｈ、３２ｄには、内部と連通する第一、第二の配管３８ｈ、３８ｄがそれぞれ接続されている。Ｒ、Ｇ、Ｂの第一のガス発生装置３３ｈ_R、３３ｈ_G、３３ｈ_BはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの第一のバルブ３９ｈ_R、３９ｈ_G、３９ｈ_Bを介して第一の配管３８ｈに接続され、Ｒ、Ｇ、Ｂの第二のガス発生装置３３ｄ_R、３３ｄ_G、３３ｄ_Bは、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの第二のバルブ３９ｄ_R、３９ｄ_G、３９ｄ_Bを介して第二の配管３８ｄに接続されている。

各ガス発生装置３３ｈ_R、３３ｈ_G、３３ｈ_B、３３ｄ_R、３３ｄ_G、３３ｄ_Bには、ここでは不図示の線状のヒータがそれぞれ巻き回されている。ヒータが発熱すると、各ガス発生装置３３ｈ_R、３３ｈ_G、３３ｈ_B、３３ｄ_R、３３ｄ_G、３３ｄ_B内の薄膜材料がそれぞれ個別に加熱され、蒸発温度以上の温度に昇温して、薄膜材料の蒸気から成る材料ガスが生成されるようになっている。

また、各ガス発生装置３３ｈ_R、３３ｈ_G、３３ｈ_B、３３ｄ_R、３３ｄ_G、３３ｄ_Bには、キャリアガスを放出するキャリアガス導入装置３７ｈ_R、３７ｈ_G、３７ｈ_B、３７ｄ_R、３７ｄ_G、３７ｄ_Bがそれぞれ接続されている。

Ｒ、Ｇ又はＢの第一のバルブ３９ｈ_R、３９ｈ_G又は３９ｈ_Bを開いた状態で、キャリアガス導入装置３７ｈ_R、３７ｈ_G又は３７ｈ_BからＲ、Ｇ又はＢの第一のガス発生装置３３ｈ_R、３３ｈ_G又は３３ｈ_Bにキャリアガスを導入すると、生成されたＲ、Ｇ又はＢのホストの材料ガスはキャリアガスと一緒に第一の配管３８ｈを通って第一の蒸気タンク３２ｈに供給されるようになっている。

また、Ｒ、Ｇ又はＢの第二のバルブ３９ｄ_R、３９ｄ_G又は３９ｄ_Bを開いた状態で、キャリアガス導入装置３７ｄ_R、３７ｄ_G又は３７ｄ_BからＲ、Ｇ又はＢの第二のガス発生装置３３ｄ_R、３３ｄ_G又は３３ｄ_Bにキャリアガスを導入すると、生成されたＲ、Ｇ又はＢのホストの材料ガスはキャリアガスと一緒に第二の配管３８ｄを通って第二の蒸気タンク３２ｄに供給されるようになっている。

放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の構造は同じであり、図３に、一台の放出装置本体３１₁を例にして説明する。
放出装置本体３１₁は、載置面１３と対面する位置に配置されており、ここでは載置面１３の上方に配置されている。

放出装置本体３１₁の載置面１３と対面する部分には、細管３５₁が鉛直に設けられており、細管３５₁の先端は、載置面１３に向けられている。細管３５₁の中空部分は、放出装置本体３１₁の内部の空間に接続されている。

蒸気タンク３２ｈ、３２ｄと放出装置本体３１₁は、少なくとも一部が曲がることができる柔軟な材質で形成された供給管３４ｈ₁、３４ｄ₁で接続されている。柔軟な材質には、例えば耐熱性のゴムやベローズを用いることができる。

ここでは供給管３４ｈ₁、３４ｄ₁の一部は伸び縮みできるように構成されているが、曲がることができるならばこの構成に限定されず、弛んでいたものが伸びたり、弛むことで縮むように構成されていてもよい。

ここでは放出装置本体３１₁には供給管３４ｈ₁、３４ｄ₁の一端がそれぞれ固定され、供給管３４ｈ₁、３４ｄ₁の他端は蒸気タンク３２ｈ、３２ｄにそれぞれ固定されている。供給管３４ｈ₁、３４ｄ₁の一端と他端の間の少なくとも一部は柔軟な材質で形成され、放出装置本体３１₁を蒸気タンク３２ｈ、３２ｄに対して幅方向６成分を有する方向に相対移動させると、相対移動に伴って供給管３４ｈ₁、３４ｄ₁は屈曲できるようになっている。

蒸気タンク内３２ｈ、３２ｄに供給された材料ガスは、キャリアガスと一緒に供給管３４ｈ₁、３４ｄ₁を通り、放出装置本体３１₁に供給される。
ここでは蒸気タンク３２ｈ、３２ｄの外周と供給管３４ｈ₁、３４ｄ₁の外周には線状ヒータ６１が巻き回されており、線状ヒータ６１を発熱させると、蒸気タンク３２ｈ、３２ｄと供給管３４ｈ₁、３４ｄ₁とが加熱されて薄膜材料の蒸発温度以上の温度に昇温するようにされている。従って、蒸気タンク３２ｈ、３２ｄの内部に供給された材料ガスが、蒸気タンク３２ｈ、３２ｄの内壁面や供給管３４ｈ₁、３４ｄ₁の内壁面に析出しないようになっている。

ここでは二本の供給管３４ｈ₁、３４ｄ₁によって、第一、第二の蒸気タンク３２ｈ、３２ｄが放出装置本体３１₁とそれぞれ別々に接続され、ホスト用の有機材料ガスとドーパント用の有機材料ガスは別々に、キャリアガスと一緒に放出装置本体３１₁に供給され、放出装置本体３１₁内で混合され、細管３５₁を通って細管３５₁の先端から真空槽１１の内部に放出される。

図４（ａ）は放出装置本体３１₁の載置面１３と対面する部分の模式図を示している。細管３５₁の先端の中空部分の形状は、四辺が薄膜形成方向５又は載置面１３と平行で薄膜形成方向５と直角な幅方向６と平行な四角形であり、ここでは正方形である。従って、材料ガスは細管３５₁の先端から幅方向６に対して均一な放出量で放出される。

位置調整装置５３₁はここでは不図示の動力発生部とガイドを有している。動力発生部は例えば真空対応のモーターやピエゾ素子である。ガイドは載置面１３に平行で薄膜形成方向５と直角な成分を有する方向に沿って延設されている。

位置調整装置５３₁はモーターやピエゾ素子の動力を冷却容器４１₁に伝達して、冷却容器４１₁を放出装置本体３１₁と一緒に、ガイドに沿って移動させるように構成されている。供給管３４ｈ₁、３４ｄ₁の少なくとも一部は柔軟な材質で形成されており、位置調整装置５３₁を動作させると、供給管３４ｈ₁、３４ｄ₁を屈曲させながら、静止した蒸気タンク３２ｈ、３２ｄに対して放出装置本体３１₁を、載置面１３に平行で薄膜形成方向５と直角な成分を有する方向に移動できるようになっている。

図２を参照し、各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の細管３５₁、３５₂、３５₃は、載置面１３に平行で薄膜形成方向５と直角な幅方向６に離間して配置されている。各位置調整装置５３₁、５３₂、５３₃をそれぞれ個別に動作させると、隣り合う二つの細管３５₁、３５₂、３５₃の幅方向６の間隔をそれぞれ調整できる。

また、材料ガス放出装置３０は、成膜対象物２０の表面のアライメントマークを撮像する撮像装置５１₁、５１₂、５１₃と、撮像装置５１₁、５１₂、５１₃の撮像画像から、アライメントマークと各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃との相対位置を認識し、位置調整装置５３₁、５３₂、５３₃に制御信号を送って、各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃を、成膜対象物２０の表面の、各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃とそれぞれ対応する所定位置に移動させる制御装置５２とを有している。

撮像装置５１₁、５１₂、５１₃はここではＣＣＤカメラであり、撮像面を載置面１３と対面させて配置され、成膜対象物２０の表面に設けられたアライメントマークを撮像し、撮像画像を制御装置５２に電送するように構成されている。

本例では撮像装置５１₁、５１₂、５１₃は、各冷却容器４１₁、４１₂、４１₃の壁面にそれぞれ取り付けられている。各撮像装置５１₁、５１₂、５１₃の構造は同じであり、符号５１₁の撮像装置で代表して説明すると、撮像装置５１₁で撮像された撮像画像内の位置と、この冷却容器４１₁内に配置された放出装置本体３１₁の細管３５₁との幅方向６の相対位置関係を予め求めておくと、撮像装置５１₁の撮像画像から、アライメントマークと放出装置本体３１₁の細管３５₁との幅方向６の相対位置が分かるようになっている。

放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃にはそれぞれ異なる撮像装置５１₁、５１₂、５１₃が冷却容器４１₁、４１₂、４１₃を介して取り付けられており、例えば成膜対象物２０の表面が熱の影響で部分的に伸縮するなど、成膜対象物２０と材料ガス放出装置３０のいずれか一方又は両方に長さの不確定要素があっても、アライメントマークと放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の細管３５₁、３５₂、３５₃との幅方向６の相対位置がそれぞれ正確に分かるようになっている。

制御装置５２は、撮像装置５１₁、５１₂、５１₃から電送された撮像画像中からアライメントマークを認識し、アライメントマークと放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の細管３５₁、３５₂、３５₃との幅方向６の相対位置を認識する。

成膜対象物２０表面に各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃とそれぞれ対応する所定位置が予め定められている場合には、制御装置５２は、放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の細管３５₁、３５₂、３５₃と、成膜対象物２０表面の対応する所定位置との間の幅方向６の誤差量をそれぞれ求め、位置調整装置５３₁、５３₂、５３₃に制御信号を送って、放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃をそれぞれ個別に移動させて前記誤差量の絶対値をそれぞれ減少させ、各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の細管３５₁、３５₂、３５₃の先端を、成膜対象物２０表面の対応する所定位置と対面させるように構成されている。

移動装置はここでは直線状のレール１８と、不図示のモーターとを有している。レール１８は、載置面１３と平行な一の薄膜形成方向５と平行に向けられて、処理台１２と真空槽１１の壁面との間に配置され、ここでは処理台１２の下方を向いた面と真空槽１１の底面との間に配置されている。処理台１２のレール１８と対面する部分にはレール１８に沿って直線状の溝が設けられ、レール１８は溝に嵌め合わされ、処理台１２はレール１８に沿って滑動可能にされている。モーターは動力を処理台１２に伝達して、処理台１２をレール１８に沿って一定の速度で直線移動できるように構成されている。

移動装置によって処理台１２を移動すると、処理台１２上の成膜対象物２０は、静止した放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の下方を、一の薄膜形成方向５に沿って直線移動するようになっており、蒸気タンク３２ｈ、３２ｄから各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃に分配され、各細管３５₁、３５₂、３５₃の先端から放出された材料ガスによって、成膜対象物２０表面には、マスクを設けなくても、直線状の薄膜が薄膜形成方向５と平行に複数本同時に形成される。

本発明の移動装置は、処理台１２と放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃を、薄膜形成方向５に沿って相対的に直線移動できるならば上記構成に限定されず、静止した処理台１２に対して放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃を薄膜形成方向５に沿って直線移動するように構成してもよいし、処理台１２と放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃を、薄膜形成方向５に沿ってそれぞれ個別に直線移動するように構成してもよい。

図２を参照し、各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃は、加熱装置を有しており、加熱装置から供給される熱で、放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃内部に供給された材料ガスが、放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の内壁面に析出しないようにされている。

ここでは、加熱装置は線状ヒータ３６₁、３６₂、３６₃で構成され、線状ヒータ３６₁、３６₂、３６₃が放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の外周に巻き回されている。線状ヒータ３６₁、３６₂、３６₃を発熱させると、放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃と、細管３５₁、３５₂、３５₃とが加熱されて、供給された薄膜材料の蒸発温度以上の温度に昇温するようにされている。

放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃と載置面１３との間には、防熱板４２₁、４２₂、４２₃がそれぞれ配置されている。
ここでは、各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃は、それぞれ別々の冷却容器４１₁、４１₂、４１₃内に配置されている。

各冷却容器４１₁、４１₂、４１₃は、底面部分が放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃と載置面１３の間に配置されており、各冷却容器４１₁、４１₂、４１₃の底面部分が、加熱された放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃や、放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃に巻き回された線状ヒータ３６₁、３６₂、３６₃から放出される輻射熱を遮蔽して、輻射熱が載置面１３上に配置された成膜対象物２０に到達しないようにする防熱板４２₁、４２₂、４２₃にされている。

各防熱板４２₁、４２₂、４２₃は、載置面１３と対面し、載置面１３とは離間して配置されている。各防熱板４２₁、４２₂、４２₃には、それぞれ孔４３₁、４３₂、４３₃が設けられ、各冷却容器４１₁、４１₂、４１₃内に配置された放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃に接続された細管３５₁、３５₂、３５₃は、防熱板４２₁、４２₂、４２₃の孔４３₁、４３₂、４３₃に挿通され、各細管３５₁、３５₂、３５₃の先端は、防熱板４２₁、４２₂、４２₃よりも載置面１３に近い位置まで伸ばされ、細管３５₁、３５₂、３５₃から放出される材料ガスが防熱板４２₁、４２₂、４２₃に接触しないようにされている。

ここでは、冷却容器４１₁、４１₂、４１₃の側壁の外周には、液状の冷却媒体が流れる冷却管４４₁、４４₂、４４₃が巻き回されており、輻射熱は冷却容器４１₁、４１₂、４１₃で遮蔽され、真空槽１１の槽壁が加熱されないようになっている。

防熱板４２₁、４２₂、４２₃の載置面１３に向く面とは反対の面には輻射熱が到達するが、防熱板４２₁、４２₂、４２₃は冷却容器４１₁、４１₂、４１₃と接触しており、冷却管４４₁、４４₂、４４₃によって冷却容器４１₁、４１₂、４１₃が冷却されると、防熱板４２₁、４２₂、４２₃は間接的に冷却され、高温にはならないようになっている。

防熱板４２₁、４２₂、４２₃の孔４３₁、４３₂、４３₃の内周面の直径は、細管３５₁、３５₂、３５₃の外径よりも大きく、放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の幅よりも小さくされており、細管３５₁、３５₂、３５₃の外周面と孔４３₁、４３₂、４３₃の内周面が離間しているか、又は、細管３５₁、３５₂、３５₃の外周面と内周面の間の部分に断熱材が充填されている。

どちらの場合でも、昇温された細管３５₁、３５₂、３５₃の熱は防熱板４２₁、４２₂、４２₃には伝導されず、細管３５₁、３５₂、３５₃先端が薄膜材料の蒸発温度未満の温度に冷却されないようになっている。

このように、細管３５₁、３５₂、３５₃の先端は蒸発温度以上にされており、細管３５₁、３５₂、３５₃の先端で材料ガスが凝縮して閉塞されないようになっている。また、載置面１３上に配置された成膜対象物２０が、輻射熱によって加熱されないようになっている。

処理台１２の内部には冷却装置１６が配置されており、成膜対象物２０は冷却装置１６によって冷却され、成膜対象物２０の表面に到達した材料ガスは効率的に凝集され、材料ガスが成膜対象物２０表面で反射されて真空槽１１内に拡散しにくいようにされている。

図４（ａ）を参照し、例えば、細管３５₁、３５₂、３５₃の先端の中空部分の幅は２０μｍ程度であり、成膜する線（成膜直線）の幅によって載置面１３上に配置した成膜対象物２０表面と細管３５₁、３５₂、３５₃の先端との間の距離は０．０１ｍｍ以上５ｃｍ以下の範囲で成膜することができる。このとき、細管３５₁、３５₂、３５₃から放出された材料ガスは広がる前に成膜対象物２０に到達して付着し、真空槽１１内に拡散することが抑制され、薄膜材料が無駄にならない。

薄膜からなる線の幅は細管３５₁、３５₂、３５₃の先端の中空部分の幅および成膜対象物２０表面と細管３５₁、３５₂、３５₃の先端との間の距離で調整できる。細管３５₁、３５₂、３５₃の先端の中空部分の幅が小さいと成膜対象物２０表面と細管３５₁、３５₂、３５₃の先端との間の距離が短いほど薄膜からなる線の幅は小さい。

本発明の細管３５₁、３５₂、３５₃の先端の中空部分の形状は、四辺が薄膜形成方向５又は幅方向６に平行な四角形であるならば、図４（ａ）に示すような正方形に限定されず、図４（ｂ）に示すように薄膜形成方向５の長さが幅方向６の長さより長い幅細長方形でもよいし、図４（ｃ）に示すように薄膜形成方向５の長さが幅方向６の長さより短い幅広長方形でもよい。

幅細長方形の場合には、正方形の場合と同じ移動速度で処理台１２と放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃とを薄膜形成方向５に沿って相対移動させ、同じ放出量で材料ガスを放出させると、正方形の場合よりも薄膜を厚く形成することができる。
また、幅広長方形の場合には、正方形の場合よりも幅方向６の幅が広い薄膜を形成することができる。

なお、図１に示すように、真空槽１１内には膜厚センサ６２ｈ、６２ｄが配置され、第一、第二の配管３８ｈ、３８ｄにサンプル管がそれぞれ設けられ、Ｒ、Ｇ又はＢの第一、第二のガス発生装置３３ｈ_R、３３ｈ_G、３３ｈ_B、３３ｄ_R、３３ｄ_G、３３ｄ_Bで発生され、第一、第二の配管３８ｈ、３８ｄに供給された材料ガスが膜厚センサ６２ｈ、６２ｄの検出面にそれぞれ到達して薄膜が形成されるようになっている。

膜厚センサ６２ｈ、６２ｄが検出する薄膜の膜厚と、成膜対象物２０表面に形成される薄膜の膜厚との関係を予め求めておくと、膜厚センサ６２ｈ、６２ｄが検出した膜厚の値によって、成膜対象物２０表面の薄膜の膜厚値が分かる。

膜圧センサ６２ｈ、６２ｄの検出結果を第一、第二のガス発生装置３３ｈ_R、３３ｈ_G、３３ｈ_B、３３ｄ_R、３３ｄ_G、３３ｄ_Bのヒータにフィードバックし、放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の細管３５₁、３５₂、３５₃から放出される蒸気量を制御するように構成してもよい。

＜薄膜形成方法＞
本発明の薄膜形成装置１０を用いた薄膜形成方法を説明する。
成膜対象物２０表面に、成膜すべき領域である直線状の成膜直線を互いに平行に複数本予め定めておき、また、一乃至複数のアライメントマークを予め定めておく。
また、一本の成膜直線に対して一台の放出装置本体を対応づけておく。すなわち、各放出装置本体はそれぞれ異なる成膜直線と対応づけられる。

図１を参照し、本例では成膜対象物２０表面には、三本一組のＲ、Ｇ、Ｂの成膜直線２２_R、２２_G、２２_Bが複数組、互いに平行に配置されている。
各成膜直線２２_R、２２_G、２２_Bに、対応する複数の放出装置本体ここでは３１₁、３１₂、３１₃を３台予め定めておく。
また、撮像装置５１₁、５１₂、５１₃で撮像された撮像画像内の位置と、放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の細管３５₁、３５₂、３５₃との幅方向６の相対位置関係を予め求めておく。

Ｒ、Ｇ、Ｂの第一のガス発生装置３３ｈ_R、３３ｈ_G、３３ｈ_B内にＲ、Ｇ、Ｂのホストの有機材料をそれぞれ配置し、Ｒ、Ｇ、Ｂの第二のガス発生装置３３ｄ_R、３３ｄ_G、３３ｄ_B内にＲ、Ｇ、Ｂのドーパントの薄膜材料をそれぞれ配置する。
真空排気装置２０により真空槽１１内を真空排気し、以後真空排気を継続して真空雰囲気を維持する。

真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、成膜対象物２０を真空槽１１内に搬入し、成膜対象物２０表面の成膜直線２２_R、２２_G、２２_Bを薄膜形成方向５と平行に向けて、処理台１２の載置面１３に配置する。
撮像装置５１₁、５１₂、５１₃により、成膜対象物２０表面のアライメントマークを撮像する。

制御装置５２は、撮像装置５１₁、５１₂、５１₃の撮像結果からアライメントマークを認識し、アライメントマークと各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の細管３５₁、３５₂、３５₃との幅方向６の相対位置を認識し、ここでは各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の細管３５₁、３５₂、３５₃と、それぞれ対応するＲの成膜直線２２_Rとの間の幅方向６の誤差量をそれぞれ求める。

次いで、制御装置５２は、放出装置本体３１₁、３１₂又は３１₃の前記誤差量が予め決めた許容値以下でない場合には、位置調整装置５３₁、５３₂又は５３₃に制御信号を送って、当該放出装置本体３１₁、３１₂又は３１₃を移動させて前記誤差量の絶対値を減少させ、各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の細管３５₁、３５₂、３５₃の先端を、それぞれ異なるＲの成膜直線２２_Rと対面させる。

Ｒ、Ｇ、Ｂの第一、第二のバルブ３９ｈ_R、３９ｈ_G、３９ｈ_B、３９ｄ_R、３９ｄ_G、３９ｄ_Bをそれぞれ閉じておく。
処理台１２の冷却装置１６により成膜対象物２０を冷却しておく。
また、冷却管４４₁、４４₂、４４₃に、薄膜材料の蒸発温度未満に温度管理された冷却媒体を流して、冷却容器４１₁、４１₂、４１₃を冷却しておく。

線状ヒータ６１、３６₁、３６₂、３６₃により、第一、第二の蒸気タンク３２ｈ、３２ｄと各供給管３４ｈ₁、３４ｄ₁、３４ｈ₂、３４ｄ₂、３４ｈ₃、３４ｄ₃と各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃を、薄膜材料の蒸発温度以上の温度に加熱しておく。
ここでは、Ｒの第一、第二のガス発生装置３３ｈ_R、３３ｄ_R内のＲ色のホストとドーパントの有機薄膜材料をそれぞれ加熱して、蒸気を発生させる。

Ｒの第一、第二のキャリアガス導入装置３７ｈ_R、３７ｄ_RからＲの第一、第二のガス発生装置３３ｈ_R、３３ｄ_R内にキャリアガスを導入し、Ｒの第一、第二のバルブ３９ｈ_R、３９ｄ_Rを開けて、Ｒ色のホストとドーパントの材料ガスをキャリアガスと一緒に第一、第二の蒸気タンク３２ｈ、３２ｄにそれぞれ別々に導入する。

第一、第二の蒸気タンク３２ｈ、３２ｄ内の材料ガスは、キャリアガスと一緒に各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃に分配され、各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃内で混合し、混合ガスが細管３５₁、３５₂、３５₃の先端から放出され、成膜対象物２０表面のそれぞれ異なるＲの成膜直線２２_Rに到達して凝集し、付着する。

キャリアガスは成膜対象物２０表面で反射して真空ポンプ１４により真空排気される。従って、キャリアガスは形成される薄膜に残留せず、薄膜の膜質に影響しない。また成膜対象物２０表面に予め別の薄膜である下地膜が形成されている場合でも、キャリアガスはこの下地膜を損傷しない。

移動装置により処理台１２を成膜対象物２０と一緒に、薄膜形成方向５に沿って一定の速度で、各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃に対して相対的に直線移動させると、マスクを設けなくても、互いに平行な複数本の成膜直線２２_R上にＲ色の直線状の有機薄膜が同時に形成される。

次いでＲの第一、第二のバルブ３９ｈ_R、３９ｄ_Rを閉じて、材料ガスが成膜対象物２０に到達しない状態にする。
薄膜形成装置１０は、各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃を一緒に、処理台１２に対して、幅方向６に沿って相対移動する不図示の補助移動装置を有している。

補助移動装置により、各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃を一緒に、処理台１２に対して、幅方向６に相対移動させて、放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の細管３５₁、３５₂、３５₃の先端を、それぞれ異なる未成膜のＲの成膜直線２２_Rと対面させる。

補助移動装置による移動の精度が粗い場合には、移動後に、撮像装置５１₁、５１₂、５１₃により成膜対象物２０の表面のアライメントマークとなるパターンを認識し、制御装置５２により放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃と対応する未成膜のＲの成膜直線２２_Rとの誤差量をそれぞれ求め、放出装置本体３１₁、３１₂又は３１₃の誤差量が予め決めた許容値以下でない場合には、位置調整装置５３₁、５３₂又は５３₃により当該放出装置本体３１₁、３１₂又は３１₃を個別に移動させて、放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の細管３５₁、３５₂、３５₃の先端を、対応するＲの成膜直線２２_Rとそれぞれ正確に対面させてもよい。

次いで、Ｒの第一、第二のバルブ３９ｈ_R、３９ｄ_Rを開いて、細管３５₁、３５₂、３５₃の先端からＲ色の材料ガスを放出させ、成膜対象物２０表面の互いに異なる未成膜のＲの成膜直線２２_Rにそれぞれ付着させる。

移動装置により処理台１２を成膜対象物２０と一緒に、薄膜形成方向５に沿って一定の速度で、各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃に対して相対的に直線移動させると、互いに平行な複数本の未成膜のＲの成膜直線２２_R上にＲ色の直線状の有機薄膜がそれぞれ同時に形成される。

上述の成膜工程を繰り返して、成膜対象物２０表面の他のＲの成膜直線２２_RにもそれぞれＲ色の有機薄膜を形成する。
一本の成膜すべき成膜直線２２_Rの幅よりも、一本の細管３５₁、３５₂又は３５₃が一回の相対移動で形成する薄膜の幅が狭い場合には、複数回相対移動させて、一回の相対移動で形成する薄膜を複数本側面を接触させて成膜する。
一回の相対移動で複数本の薄膜が同時に形成されるので、一本の細管だけから材料ガスを放出させる場合よりも成膜速度が上がる。

Ｒの成膜直線２２_Rに薄膜を形成し終えた後、ここでは移動装置により放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃を成膜対象物２０の外周の外側に移動させ、材料ガスが成膜対象物２０に到達しない状態で、Ｒの第一、第二のガス発生装置３３ｈ_R、３３ｄ_R内にキャリアガスを導入しながら、薄膜材料の加熱を停止する。第一、第二の蒸気タンク３２ｈ、３２ｄと各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃内に残留していたＲ色の材料ガスはキャリアガスと一緒に真空槽１１内に排出され、真空ポンプ１４により真空排気される。Ｒ色の材料ガスを排出し終えた後、Ｒの第一、第二のバルブ３９ｈ_R、３９ｄ_Rを閉じる。

補助移動装置により各放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃を一緒に、処理台１２に対して、幅方向６に相対移動させて、放出装置本体３１₁、３１₂、３１₃の細管３５₁、３５₂、３５₃の先端を、それぞれ異なるＧの成膜直線２２_Gと対面させ、Ｒの成膜直線２２_Rの成膜工程と同様にして、Ｇの成膜直線２２_GにＧ色の有機薄膜をそれぞれ形成する。

Ｇの成膜直線２２_Gに薄膜を形成し終えた後、Ｇの成膜直線２２_Gの成膜工程と同様にして、Ｂの成膜直線２２_BにＢ色の有機薄膜をそれぞれ形成する。
このようにして、成膜対象物２０の表面に、Ｒ色と、Ｇ色と、Ｂ色の三本一組の直線状の有機薄膜が複数組、互いに平行に形成される。

有機ＥＬディスプレイを作製する際、ＨＩＬ／ＨＴＬをフレームマスクで成膜した後、本発明でＲ、Ｇ、Ｂ発光ドットを作製し、次いでフレームマスクでＥＴＬ／ＥＩＬ／電極層を作ることが可能である。

本発明で形成する薄膜は、一層に限定されず、例えば、成膜対象物２０側から、Ｒ色、Ｇ色又はＢ色の場合、ＴＣＯ基板／ＨＩＬ／ＨＴＬ／ＥＬ(Ｒ)／ＥＴＬ／ＥＩＬの多層の薄膜、ＴＣＯ基板／ＨＩＬ／ＨＴＬ／ＥＬ(Ｇ)／ＥＴＬ／ＥＩＬの多層の薄膜、又はＴＣＯ基板／ＨＩＬ／ＨＴＬ／ＥＬ(Ｂ)／ＥＴＬ／ＥＩＬの多層の薄膜を形成し、これらＲＧＢの薄膜を、成膜対象物２０上に、繰り返しこの順序で配置することができる。

５……薄膜形成方向
１０……薄膜形成装置
１１……真空槽
１２……処理台
１３……載置面
２０……成膜対象物
３０……材料ガス放出装置
３１₁、３１₂、３１₃……放出装置本体
３２ｈ、３２ｄ……蒸気タンク
３５₁、３５₂、３５₃……細管
３３ｈ_R、３３ｄ_G、３３ｈ_B、３３ｄ_R、３３ｈ_G、３３ｄ_B……ガス発生装置
３４ｈ₁、３４ｄ₁、３４ｈ₂、３４ｄ₂、３４ｈ₃、３４ｄ₃……供給管
４２₁、４２₂、４２₃……防熱板
４３₁、４３₂、４３₃……孔
５１₁、５１₂、５１₃……撮像装置
５２……制御装置
５３₁、５３₂、５３₃……位置調整装置

Claims (9)

1. 真空槽と、
   前記真空槽内に配置され、成膜対象物が載置面上に配置される処理台と、
   材料ガスを前記真空槽内に放出させて前記載置面上の前記成膜対象物に到達させ、薄膜を形成する材料ガス放出装置と、
   前記材料ガス放出装置と前記処理台を、前記載置面と平行な一の薄膜形成方向に沿って相対移動する移動装置とを有する薄膜形成装置であって、
   前記材料ガス放出装置は、
   内部に前記材料ガスが配置される中空の蒸気タンクと、
   前記載置面と対面する位置に配置され、前記蒸気タンクにそれぞれ接続された複数の放出装置本体と、
   各前記放出装置本体を、前記載置面に平行で前記薄膜形成方向と直角な成分を有する方向にそれぞれ個別に移動する位置調整装置と、
   を有し、
   各前記放出装置本体には、先端が前記載置面に向けられた細管がそれぞれ接続され、前記蒸気タンク内の前記材料ガスが、各前記放出装置本体に供給され、各前記細管の先端から放出され、前記処理台に配置された成膜対象物の表面に到達して薄膜が形成される薄膜形成装置。
2. 前記成膜対象物の表面のアライメントマークを撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置の撮像画像から、前記アライメントマークと各前記放出装置本体との相対位置を認識し、前記位置調整装置に制御信号を送って、各前記放出装置本体を、前記成膜対象物の表面の各前記放出装置本体とそれぞれ対応する所定位置に移動させる制御装置と、
   を有する請求項１記載の薄膜形成装置。
3. 前記蒸気タンクと前記放出装置本体とを接続する供給管の少なくとも一部は曲がることができる柔軟な材質で形成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
4. 前記蒸気タンクとは離間した位置に、内部に薄膜材料が配置されたガス発生装置が配置され、
   前記ガス発生装置は前記蒸気タンクに接続され、前記ガス発生装置内で前記薄膜材料が加熱されて蒸発して前記材料ガスが生成され、前記蒸気タンクに供給されるように構成された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
5. 前記材料ガス放出装置は、
   各前記放出装置本体よりも前記載置面に近い位置に、前記載置面と対面して配置された防熱板と、
   各前記防熱板に形成され、前記細管が挿通された孔とを有し、
   前記細管の先端は前記防熱板よりも前記処理台に近い位置に配置された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
6. 前記細管と前記孔の内周とは離間された請求項５記載の薄膜形成装置。
7. 前記細管と前記孔の内周との間には断熱材が配置された請求項５記載の薄膜形成装置。
8. 真空槽内を真空排気し、材料ガスを、前記真空槽内に配置された放出装置本体に供給し、前記放出装置本体に接続された細管の先端から放出させ、前記細管の先端と対面する成膜対象物の表面に到達させながら、前記放出装置本体と前記成膜対象物を、前記成膜対象物表面と平行な一の薄膜形成方向と平行に相対移動させて、前記成膜対象物の表面に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
   複数台の前記放出装置本体が互いに同じ蒸気タンクに接続された材料ガス放出装置を用いて、
   前記成膜対象物表面に、成膜すべき領域である成膜直線を前記薄膜形成方向と平行に複数本あらかじめ定めておき、
   各前記放出装置本体を、前記成膜対象物表面と平行で前記薄膜形成方向と直角な成分を有する方向にそれぞれ個別に移動させて、各前記細管の先端をそれぞれ異なる前記成膜直線と対面させ、
   材料ガスを、前記蒸気タンク内に供給して各前記放出装置本体に分配し、各前記細管の先端からそれぞれ放出させ、前記成膜対象物の表面に到達させながら、前記材料ガス放出装置と前記成膜対象物を、前記薄膜形成方向と平行に相対移動させて、前記成膜対象物の表面の複数の前記成膜直線上に同時に薄膜を形成する薄膜形成方法。
9. 各前記放出装置本体を前記成膜対象物表面と平行で前記薄膜形成方向と直角な成分を有する方向にそれぞれ個別に移動させる前に、前記成膜対象物の表面のアライメントマークを撮像し、撮像結果から、前記アライメントマークと各前記放出装置本体との相対位置を認識する請求項８記載の薄膜形成方法。

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