JP2012144811A - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】成膜室内で、昇華又は蒸発した成膜材料を基板Wに成膜する成膜装置において、加熱機構11を備えた複数の材料収容部10と、成膜材料を基板Wに向けて放出させる放出口13との間に、連結空間14を配置する。複数の材料収容部10を用いることで高い成膜速度を得るとともに、各材料収容部10から昇華又は蒸発した成膜材料を連結空間14において混合し、均一な膜厚分布を実現する蒸気として複数の放出口13から基板Wに向かって放出する。
【選択図】図1
Description
飽和蒸気圧曲線に従えば、材料収容部に充填される成膜材料に加える温度を高くすれば、成膜速度は指数的に上昇することが知られている。しかし有機発光素子を構成する成膜材料には、蒸発あるいは昇華温度と材料分解温度との温度差が非常に狭いものを含むことが多い。このため、実用的な成膜速度(0.1〜100Å/sec)での温度範囲において、温度のみの調整で高い成膜速度を達成することは困難である。
材料収容部内で成膜材料が気化する表面積を増やすことで、成膜速度を増加させられることが知られている。ただし、有機発光素子を構成する有機材料の熱伝導性が低いため、広い表面全体で均一温度を達成することは困難であり、通常は温度分布が形成されてしまう。一方で、上記(1)にも記載したように、実用的な成膜速度での許容温度範囲が狭いことから、形成される温度分布によっては、材料収容部に接触する高温部分での材料分解が懸念される。このような課題によって、成膜速度を高めるために表面積を広げる方法は、有機発光素子を構成している有機材料に適用することが難しい。
ひとつの基板に対して材料収容部の数を増やすと、その積分効果により成膜速度を高めることが可能である。ただし、個々の材料収容部で制御される成膜速度にはばらつきがあり、材料収容部の数を増やすことで基板面内での膜厚分布の誤差が増えてしまう。
ここでは大量生産時のことを考慮して、材料収容部をある一定温度で加熱しつづける場合、又は材料収容部内が飽和蒸気圧近傍に到達している場合を前提とし、圧力差ΔPはコンダクタンスに依存しないものとして扱う。
一般的に、並列及び直列の合成コンダクタンスは(式3)、(式4)で表せることが知られている。
直列接続の合成コンダクタンス:C=(1/C1+1/C2+1/C3+・・・)− 1
(式4)
比較例の合成コンダクタンス:Cref.=(Cm×Ca)/(Cm+Ca) (式6)
比較例の合成コンダクタンス:Cref.=(1/2)×A (式8)
合成コンダクタンス比:C1/Cref.=3/2>1 (式9)
∴C1>Cref. (式10)
図6に示す従来型の成膜装置を用いて、実施例1と同様に、基板上に堆積した膜の厚さを計測した。なお実施例1と同じ成膜速度20Å/secを達成するために、材料収容部の温度を390℃が必要であった。
10 材料収容部
11 加熱機構
12 供給路
13 放出口
14 連結空間
15 ゲートバルブ
16 圧力検出器
20 流量調整機構
30 膜厚速度制御装置
31 成膜速度設定部
32 圧力分布検出手段
33 成膜速度制御手段
34 開度調整手段
Claims (13)
- 真空又は減圧状態で、昇華又は蒸発した成膜材料を基板に成膜する成膜室と、
それぞれ同一の成膜材料を収容し、加熱手段によって昇華又は蒸発させる複数の材料収容部と、
前記複数の材料収容部ごとに設けられた供給路を経由して前記複数の材料収容部から供給される成膜材料を、前記成膜室において前記基板に向けて放出させる放出口と、
前記複数の材料収容部と前記放出口との間で、複数の前記供給路を互いに連結する連結空間と、を有し、
前記複数の材料収容部から供給される成膜材料を前記連結空間を介して前記放出口から放出させることを特徴とする成膜装置。 - 前記複数の材料収容部と前記連結空間との間に、前記供給路ごとに前記成膜材料の流量を遮断、開放又は可変調整する複数の流量調整機構を備えたことを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
- 前記複数の材料収容部が前記成膜室の外に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の成膜装置。
- 前記複数の材料収容部にそれぞれ設けられた前記加熱手段は、互に独立して制御が可能であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の成膜装置。
- 前記複数の流量調整機構は、互に独立して制御が可能であることを特徴とする請求項2に記載の成膜装置。
- 前記複数の流量調整機構により前記材料収容部と前記連結空間との間の前記供給路を遮断し、成膜中に前記材料収容部の取り外し又は交換が可能である、ことを特徴とする請求項2又は5に記載の成膜装置。
- 真空又は減圧状態の成膜室に配置した基板に放出口を対向させ、複数の材料収容部を加熱して昇華又は蒸発させた同一の成膜材料を、前記複数の材料収容部ごとに設けられた供給路を経由して前記放出口から放出して前記基板に成膜する成膜方法において、
前記複数の材料収容部から供給される前記成膜材料を、複数の前記供給路を互に連結する連結空間に供給する工程と、
前記連結空間に供給された前記成膜材料を前記放出口から放出し、前記基板に成膜する工程と、を有することを特徴とする成膜方法。 - 前記複数の材料収容部から供給される前記成膜材料を、複数の前記供給路を互に連結する連結空間に供給する工程において、前記複数の材料収容部の前記供給路に設けられた複数の流量調整機構により、前記連結空間に供給される成膜材料の流量を制御することを特徴とする請求項7に記載の成膜方法。
- 前記複数の材料収容部から供給される前記成膜材料を、複数の前記供給路を互に連結する連結空間に供給する工程において、前記成膜室の外に配置された前記複数の材料収容部を加熱することにより、成膜材料を昇華又は蒸発させることを特徴とする請求項7又は8に記載の成膜方法。
- 前記複数の材料収容部から供給される前記成膜材料を、複数の前記供給路を互に連結する連結空間に供給する工程において、前記複数の材料収容部の温度を互に独立して調整することを特徴とする請求項7ないし9のいずれかに記載の成膜方法。
- 前記複数の材料収容部から供給される前記成膜材料を、複数の前記供給路を互に連結する連結空間に供給する工程において、前記複数の流量調整機構の流量を互に独立して調整することを特徴とする請求項8に記載の成膜方法。
- 前記流量調整機構により前記材料収容部と前記連結空間との間の前記供給路を遮断して、前記材料収容部の取り外し又は交換を、成膜中に行うことを特徴とする請求項8又は11記載の成膜方法。
- 請求項7ないし12のいずれかに記載の成膜方法によって有機化合物層を成膜する工程を有することを特徴とする有機ELディスプレイの製造方法。
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