JP2014005478A - Vapor deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸着装置に関するものである。本発明は、特に有機EL(Electro Luminesence)装置の製造に用いる蒸着装置として好適である。 The present invention relates to a vapor deposition apparatus. The present invention is particularly suitable as a vapor deposition device used for manufacturing an organic EL (Electro Luminescence) device.
近年、白熱灯や蛍光灯に変わる照明装置として有機EL装置が注目され、多くの研究がなされている。また、テレビに代表されるディスプレイ部材においても液晶方式やプラズマ方式に変わる方式として有機EL方式が注目されている。 In recent years, an organic EL device has attracted attention as a lighting device that replaces an incandescent lamp and a fluorescent lamp, and many studies have been made. In addition, an organic EL method is attracting attention as a method for changing to a liquid crystal method or a plasma method in a display member represented by a television.
ここで有機EL装置は、ガラス基板や透明樹脂フィルム等の基材に、有機EL素子を積層したものである。
また有機EL素子は、一方又は双方が透光性を有する2つの電極を対向させ、この電極の間に有機化合物からなる発光層を積層したものである。有機EL素子は、電気的に励起された電子と正孔との再結合のエネルギーによって発光する。
有機EL装置は、自発光デバイスであるため、ディスプレイ材料として使用すると高コントラストの画像を得ることができる。また、発光層の材料を適宜選択することにより、種々の波長の光を発光することができる。また白熱灯や蛍光灯に比べて厚さが極めて薄く、且つ面状に発光するので、設置場所の制約が少ない。
Here, the organic EL device is obtained by laminating an organic EL element on a base material such as a glass substrate or a transparent resin film.
In addition, the organic EL element has two or more light-transmitting electrodes facing each other, and a light emitting layer made of an organic compound is laminated between the electrodes. The organic EL element emits light by the energy of recombination of electrically excited electrons and holes.
Since the organic EL device is a self-luminous device, a high-contrast image can be obtained when used as a display material. In addition, light of various wavelengths can be emitted by appropriately selecting the material of the light emitting layer. In addition, the thickness is extremely thin compared to incandescent lamps and fluorescent lamps, and light is emitted in a planar shape, so there are few restrictions on the installation location.
有機EL装置の代表的な層構成は、図31の通りである。図31に示される有機EL装置200は、ボトムエミッション型と称される構成であり、ガラス基板201に、透明電極層202と、機能層203と、裏面電極層205が積層され、これらが封止部206によって封止されたものである。
また機能層203は、複数の有機化合物の薄膜が積層されたものである。代表的な機能層203の層構成は、図32の通りであり、正孔注入層210、正孔輸送層211、発光層212、及び電子輸送層213を有している。
A typical layer structure of the organic EL device is as shown in FIG. The
The
有機EL装置は、ガラス基板201上に、前記した層を順次成膜することによって製造される。
ここで上記した各層の内、透明電極層202は、酸化インジウム錫(ITO)等の透明導電膜層であり、主にスパッタ法あるいはCVD法によって成膜される。
機能層203は、前記した様に複数の有機化合物の薄膜が積層されたものであり、各薄膜はいずれも真空蒸着法によって成膜される。
裏面電極層205は、アルミニウムや銀等の金属薄膜であり、真空蒸着法によって成膜される。
The organic EL device is manufactured by sequentially forming the above-described layers on a
Of the above-described layers, the
The
The
この様に有機EL装置を製造する際には、真空蒸着法が多用される。ここで真空蒸着法は、例えば特許文献1に開示された様な真空蒸着装置を使用して成膜する技術である。
即ち真空蒸着装置は、真空室と、薄膜材料を蒸発させる蒸発装置によって構成されるものである。真空室は、ガラス基板を設置することができるものである。
蒸発装置は電気抵抗や電子ビームを利用した加熱装置と、薄膜材料を入れる坩堝とよって構成されている。
Thus, when manufacturing an organic EL device, a vacuum deposition method is frequently used. Here, the vacuum deposition method is a technique for forming a film using a vacuum deposition apparatus as disclosed in
That is, the vacuum evaporation apparatus is constituted by a vacuum chamber and an evaporation apparatus that evaporates the thin film material. A vacuum chamber can install a glass substrate.
The evaporation apparatus is constituted by a heating apparatus using electric resistance or an electron beam, and a crucible for storing a thin film material.
そして多くの場合、ガラス基板は、真空室の天井側に水平姿勢に設置される。一方、蒸発装置の坩堝は、ガラス基板の下部に設置されている。
そして坩堝内の薄膜材料が、電気抵抗等によって加熱され、蒸発して上方に向かって飛散し、ガラス基板の下面に付着して成膜される。
In many cases, the glass substrate is installed in a horizontal posture on the ceiling side of the vacuum chamber. On the other hand, the crucible of the evaporator is installed at the lower part of the glass substrate.
Then, the thin film material in the crucible is heated by electric resistance or the like, evaporated and scattered upward and deposited on the lower surface of the glass substrate.
ここで従来技術の真空蒸着装置は、ガラス基板を一枚ずつ成膜するものであった。即ち従来技術の真空蒸着装置の真空室は、ガラス基板をただ一枚しか設置することができず、且つ、ガラス基板の下面側にのみ成膜するものであった。 Here, the vacuum deposition apparatus of the prior art forms a glass substrate one by one. In other words, the vacuum chamber of the conventional vacuum deposition apparatus can be provided with only one glass substrate and forms a film only on the lower surface side of the glass substrate.
従来技術の真空蒸着装置は、所望の品質の膜を成膜することができるものであったが、生産性が低いという不満があった。即ち従来技術の真空蒸着装置は、前記した様に真空室内にガラス基板を一枚しか設置することができず、ガラス基板を一枚ずつ成膜するものであったから、単位時間あたりに成膜可能な基板数が少なく、生産性が低いものであった。特に、真空蒸着は、基板を高真空の雰囲気下において成膜を行うものであるから、成膜したガラス基板を取り出す際に、真空室内の圧力を大気圧に戻す必要がある。そして新たなガラス基板を真空室に設置し、再度、真空室内を減圧して所望の真空度に調整する必要がある。そのため単にガラス基板の出し入れに要する作業時間だけでなく、その前後に、真空室内の圧力を大気圧に戻す作業と、真空室を高真空状態に減圧する作業が必須であり、ガラス基板の入替えに要する総時間が長い。そしてそれにも係わらず従来技術の蒸着装置は、基板を一枚ずつしか成膜することができず、単位時間あたりの成膜能力が低いものであった。 Although the vacuum deposition apparatus of the prior art can form a film having a desired quality, there is a complaint that the productivity is low. In other words, as described above, the vacuum deposition apparatus of the prior art can set up only one glass substrate in the vacuum chamber, and forms the glass substrates one by one. The number of substrates is small and the productivity is low. In particular, since vacuum deposition is performed in a high vacuum atmosphere, it is necessary to return the pressure in the vacuum chamber to atmospheric pressure when the formed glass substrate is taken out. Then, it is necessary to install a new glass substrate in the vacuum chamber and again reduce the pressure in the vacuum chamber to adjust to a desired degree of vacuum. Therefore, not only the work time required for loading and unloading the glass substrate, but also before and after that, the work of returning the pressure in the vacuum chamber to atmospheric pressure and the work of reducing the vacuum chamber to a high vacuum state are essential. The total time required is long. In spite of this, the conventional vapor deposition apparatus can form only one substrate at a time, and has a low film forming ability per unit time.
そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、単位時間あたりに成膜可能な基材数が多い蒸着装置を開発することを課題とするものである。 Accordingly, the present invention focuses on the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to develop a vapor deposition apparatus having a large number of substrates that can be formed per unit time.
上記した課題を解決するための請求項1に記載の発明は、基材を設置可能な真空室と、薄膜材料を蒸発させる蒸発装置とを有し、真空室内に基材を設置し、蒸発装置によって蒸発された薄膜材料を蒸散させて前記基材に所定成分の膜を蒸着する蒸着装置において、真空室には複数の基材を設置可能であり、複数の薄膜材料放出部を有し、前記複数の薄膜材料放出部は異なる基材と対向する位置にあり、蒸発装置から前記複数の薄膜材料放出部に蒸発した薄膜材料がそれぞれ供給され、複数の薄膜材料放出部から同時に薄膜材料が放出されて対向する位置のそれぞれの基材に同時に成膜することが可能であることを特徴とする蒸着装置である。
The invention according to
本発明の蒸着装置は、真空室に複数の基材を設置可能であり、且つ各基材に対向する位置に薄膜材料放出部がある。そしてそれぞれの薄膜材料放出部から同時に薄膜材料を放出してそれぞれの基材に同時に成膜することが可能である。そのため本発明の蒸着装置によると、複数の基材に同時に成膜を施すことが可能であり、単位時間あたりに成膜可能な基材の数が多い。 In the vapor deposition apparatus of the present invention, a plurality of base materials can be installed in the vacuum chamber, and there is a thin film material discharge portion at a position facing each base material. And it is possible to discharge | release a thin film material simultaneously from each thin film material discharge | release part, and to form into a film simultaneously on each base material. Therefore, according to the vapor deposition apparatus of the present invention, it is possible to form a film on a plurality of substrates at the same time, and the number of substrates that can be formed per unit time is large.
請求項2に記載の発明は、蒸発装置と薄膜材料放出部とを連通する膜蒸気輸送路を有し、当該膜蒸気輸送路の一部又は全部が分岐していて一つの蒸発装置から複数の薄膜材料放出部に薄膜材料を供給することを特徴とする請求項1に記載の蒸着装置である。
The invention according to
本発明は、蒸着装置の具体的構造を開示するものである。 The present invention discloses a specific structure of a vapor deposition apparatus.
請求項3に記載の発明は、薄膜材料放出部から放出される薄膜材料の流量を調節する絞り装置を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の蒸着装置である。 A third aspect of the present invention is the vapor deposition apparatus according to the first or second aspect, further comprising a throttling device that adjusts a flow rate of the thin film material discharged from the thin film material discharge portion.
本発明によると、複数の薄膜材料放出部のバランスを調整することができる。即ち本発明の蒸着装置は、薄膜材料放出部から放出される薄膜材料の流量を調節する絞り装置を有するので、各薄膜材料放出部から放出される薄膜材料の量が均等となる様に調節することができる。 According to the present invention, the balance of the plurality of thin film material discharge portions can be adjusted. That is, the vapor deposition apparatus of the present invention has a throttling device that adjusts the flow rate of the thin film material discharged from the thin film material discharge portion, so that the amount of the thin film material discharged from each thin film material discharge portion is adjusted to be equal. be able to.
請求項4に記載の発明は、真空室内においては、2枚の基材の被成膜面が対向する向きに立設され、二つの基材の間に薄膜材料放出部が設置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の蒸着装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, in the vacuum chamber, the film formation surfaces of the two base materials are erected in a facing direction, and a thin film material discharge portion is installed between the two base materials. A vapor deposition apparatus according to any one of
本発明では、二つの基材の間に薄膜材料放出部が設置されているので、真空室内の空間を有効に活用することができ、装置の全体形状を小型化することができる。 In this invention, since the thin film material discharge | release part is installed between the two base materials, the space in a vacuum chamber can be utilized effectively and the whole shape of an apparatus can be reduced in size.
また逆に、真空室内においては、2枚の基材の被成膜面が背中合わせに立設され、二つの基材の外側にそれぞれ薄膜材料放出部が設置されているものであってもよい(請求項5)。 Conversely, in the vacuum chamber, the film formation surfaces of the two substrates may be erected back to back, and the thin film material discharge portions may be installed on the outer sides of the two substrates, respectively ( Claim 5).
請求項6に記載の発明は、複数の蒸発装置を有し、当該蒸発装置は異なる薄膜材料を蒸発させるものであり、薄膜材料放出部に薄膜材料を供給する蒸発装置を切替え可能であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の蒸着装置である。
The invention described in
本発明によると、単に基板に膜を成膜するだけでなく、複数種類の膜を積層することもできる。 According to the present invention, it is possible not only to form a film on a substrate but also to stack a plurality of types of films.
請求項7に記載の発明は、複数の蒸発装置を有し、当該蒸発装置は異なる薄膜材料を蒸発させるものであり、一つの基材に対向する位置に複数の薄膜材料放出部が設けられ、前記複数の薄膜材料放出部が異なる蒸発装置と連通することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の蒸着装置である。
The invention described in claim 7 has a plurality of evaporation devices, the evaporation devices evaporate different thin film materials, and a plurality of thin film material discharge portions are provided at positions facing one substrate, The vapor deposition apparatus according to
本発明によると、単に基板に膜を成膜するだけでなく、複数種類の膜を積層することもできる。 According to the present invention, it is possible not only to form a film on a substrate but also to stack a plurality of types of films.
請求項8に記載の発明は、蒸発装置と当該蒸発装置から蒸発した薄膜材料が供給される複数の薄膜材料放出部とで構成される一組のユニットを、複数備えたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の蒸着装置である。
The invention according to
かかる構成により、単位時間あたりに成膜可能な基材の数がさらに多くなり、生産効率がさらに向上する。 With this configuration, the number of substrates that can be formed per unit time is further increased, and the production efficiency is further improved.
本発明の蒸着装置は、同時に複数の基材に対して成膜することができるので、単位時間あたりに成膜処理可能な基材数が多く、生産性が高い。 Since the vapor deposition apparatus of the present invention can simultaneously form a film on a plurality of substrates, the number of substrates that can be formed per unit time is large and the productivity is high.
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本発明の第1実施形態に係る真空蒸着装置1は、図1に示す様に、真空室2を有し、真空室2内に基板設置台3と、蒸発装置5及び蒸気チャンバー6とを内蔵したものである。
真空室2は、公知のそれと同様に、ガラス基板(基材)7a,7bを設置することができる広い空間8を有する部材である。
真空室2は、気密性を有している。また真空室2には、真空ポンプ9が接続されており、内部を高真空雰囲気に保つことができる。
Embodiments of the present invention will be further described below.
As shown in FIG. 1, the
The
The
基板設置台3は、台座部30と、基板保持壁31a,31bとによって構成されている。
基板保持壁31a,31bは、台座部30の上部に立設された壁状の部位であり、図示しない基板保持具が設けられている。また基板保持壁31a,31bの裏面には、冷却配管33が取り付けられている。冷却配管33には冷却液が循環し基板保持壁31a,31bの温度を一定の温度に維持する。
The
The
蒸発装置5は、公知の坩堝10と気化用電気ヒータ11によって構成されている。蒸発装置5の構造及び機能は、公知のそれと同一であり、坩堝10内に薄膜材料を入れ、電気ヒータ11で薄膜材料を溶融し、さらに気化させることができる。
The
蒸気チャンバー6は、薄膜材料の蒸気が通過する通路として機能するものであり、坩堝設置部12と、蒸気通過部13と、薄膜材料放出部25,26とが一体化されたものである。
即ち蒸気チャンバー6の坩堝設置部12は、最も下部の位置にあって比較的広い空間を有し、その内部に前記した蒸発装置5が設置される。坩堝設置部12の上部には図示しないシャッターが設けられており、基板の交換時等には、シャッターを全閉して薄膜材料の蒸気が蒸気通過部13へ入ることを防止できる。
蒸気通過部13は、坩堝設置部12の上部にあり、坩堝設置部12と連通する蒸気通過空間(膜蒸気輸送路)15を形成している。
The
That is, the
The
本実施形態で採用する蒸気通過部13は、図2に示す様に、外形形状が長方形の板状であり、正面側と裏面側に大面積の平面部20,21がある。平面部20,21は何れも長方形である。
平面部20,21を繋ぐ側壁部22,23及び天面壁部24は、前記した平面部20,21よりも面積が小さい。
本実施形態では、平面部20,21と側壁部22,23及び天面壁部24によって蒸気通過空間15が囲まれ、この蒸気通過空間15が、図1の様に坩堝設置部12と連通している。
As shown in FIG. 2, the
The
In the present embodiment, the
本実施形態では、蒸気通過部13の平面部20,21が、薄膜材料放出部25,26として機能する。即ち平面部20,21には、図2、図4の様に多数の孔27が設けられている。孔27の大きさは一様、あるいは、上部側に配されたものが下部側に配されたものよりも大きい。
薄膜材料放出部25,26は、当業者の間で、エリアソースと称される原料供給方式を採用するものであり、後記する様に各孔27から気化した薄膜材料を放出する。
In the present embodiment, the
The thin film
また本実施形態では、蒸気チャンバー6の外周部に保温用電気ヒータ35,36,37が取り付けられている。
In the present embodiment, the
本実施形態の真空蒸着装置1は、前記した様に真空室2に、基板設置台3と、蒸発装置5及び蒸気チャンバー6とを内蔵したものであり、蒸気チャンバー6は、真空室2の中央部に設置されている。
即ち図1のレイアウトに示す様に、蒸気チャンバー6の坩堝設置部12は真空室2の下部にあり、蒸気チャンバー6の蒸気通過部13は真空室2の中心軸近傍に立設している。従って蒸気通過部13の平面部20,21(薄膜材料放出部25,26)は、真空室2の中心近傍から外側に面して配されており、薄膜材料放出部25,26の孔27は、いずれも中心近傍から外側に向かって開いている。
As described above, the
That is, as shown in the layout of FIG. 1, the
また蒸気チャンバー6の坩堝設置部12を覆う位置に基板設置台3が設けられている。そのためガラス基板7a,7bが無い状態においては、基板設置台3の基板保持壁31a,31bが蒸気チャンバー6の蒸気通過部13と対向する。
In addition, a substrate installation table 3 is provided at a position covering the
本実施形態の真空蒸着装置1では、ガラス基板7a,7bは、基板設置台3に載置される。即ちガラス基板7a,7bは、基板設置台3の台座部30に縦置き状に設置される。そしてガラス基板7a,7bの一方の面が、基板設置台3の基板保持壁31a,31bと接し、ガラス基板7a,7bは図示しない基板保持具で基板設置台3に固定されている。
In the vacuum
従ってガラス基板7a,7bの他方の面32は、図3に示す様に、それぞれ薄膜材料放出部25,26に対向する位置にあり、ガラス基板7a,7bと薄膜材料放出部25,26とはそれぞれ平行に向き合うこととなる。本実施形態では、ガラス基板7a,7bの薄膜材料放出部25,26と向き合う面が被成膜面32となる。
なおガラス基板7a,7bの大きさは、薄膜材料放出部25,26と略等しい。
Therefore, as shown in FIG. 3, the
The sizes of the
またガラス基板7a,7bを中心に位置関係を考察すると、ガラス基板7a,7bの被成膜面32が互いに対向する向きに立設されており、二つのガラス基材7a,7bの間に蒸気チャンバー6の蒸気通過部13がある。そして蒸気チャンバー6の蒸気通過部13に薄膜材料放出部25,26が形成されているので、二つのガラス基材7a,7bの間に薄膜材料放出部25,26が設置されている。
Further, considering the positional relationship with the
この状態で、薄膜材料放出部25,26から薄膜材料の蒸気を放出し、当該蒸気をガラス基板7a,7bの被成膜面32に当てて、ガラス基板7a,7bに成膜する。
即ち坩堝10内に所望の薄膜材料を入れ、気化用電気ヒータ11で薄膜材料を溶融し、さらに薄膜材料を気化させる。
気化した薄膜材料は、蒸気チャンバー6の坩堝設置部12から蒸気通過部13の蒸気通過空間15に入り、薄膜材料放出部25,26に設けられた孔27からガラス基板7a,7bに向かって放出される。
ここで本実施形態では、蒸気チャンバー6の外周部に保温用電気ヒータ35,36,37が取り付けられており、蒸気チャンバー6内の蒸気通過空間15は相当の高温に維持されている。そのため坩堝10で気化した薄膜材料は、気化状態を維持したままで薄膜材料放出部25,26に設けられた孔27から放出される。
In this state, the vapor of the thin film material is discharged from the thin film
That is, a desired thin film material is put in the
The vaporized thin film material enters the
Here, in the present embodiment, the
また本実施形態では、薄膜材料放出部25,26に設けられた孔27は、面状の広がりをもって分布している。そして薄膜材料放出部25はガラス基板7aに対向し、薄膜材料放出部26はガラス基板7bに対向している。さらに薄膜材料放出部25,26の大きさは、ガラス基板7a、7bと略等しく、且つ両者は平行に向き合っている。
さらにガラス基板7a、7bの外側の面には、基板設置台3の基板保持壁31a,31bが接しており、基板保持壁31a,31bには冷却機能があるから、ガラス基板7a、7bの温度は、低温に維持されている。
In the present embodiment, the
Furthermore, since the
そのため薄膜材料放出部25,26の孔27から放出された薄膜材料の蒸気は、ガラス基板7a、7bの全面に均等に吹きつけられ、ガラス基板7a、7bの表面で熱を奪われて固化する。その結果、ガラス基板7a、7bの表面に同時に所望の成膜が行われる。
Therefore, the vapor | steam of the thin film material discharge | released from the
成膜されたガラス基板7a、7bは、真空室2から取り出され、所望の後加工を経て有機EL装置等となる。
The formed
次に本発明の他の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態において、先の実施形態と同様の部材、または同様の機能を発揮する部材は、先の実施形態と同様の番号を付すことによって、重複した説明を省略する。 Next, another embodiment of the present invention will be described. In the embodiments described below, the same members as those in the previous embodiments or members that exhibit the same functions are denoted by the same numbers as in the previous embodiments, and redundant description is omitted.
前記した実施形態(第1実施形態)では、蒸気チャンバー6の蒸気通過部13は、長方形の板状のものを例示した。即ち上記した実施形態では、薄膜材料放出部25,26は長方形であり、且つ平面であった。しかしながら、本発明は、この形状に限定されるものではなく、例えば図5、図6に示す蒸気チャンバー40の様に、円筒形の薄膜材料放出部41を有するものであってもよい(第2実施形態)。図5に示す蒸気チャンバー40では、薄膜材料放出部41は、曲面でありより正確には円筒面である。
In the above-described embodiment (first embodiment), the
また図7、図8に示す様な三角形の蒸気チャンバー43を採用してもよい(第3実施形態)。図7に示す実施形態では、蒸気チャンバー43は、3方に薄膜材料放出部45,46,47を有し、ガラス基板7a,7b,7cは、各薄膜材料放出部45,46,47に対向して3基設置することができる。
Moreover, you may employ | adopt the
またさらに発展させて、図9に示す様な平面視が四角形の蒸気チャンバー48でもよく(第4実施形態)、さらに5角形や6角形等の多角形であってもよい。
Further, as shown in FIG. 9, the
また先の実施形態では、ガラス基板7a,7bを固定した状態で成膜を行ったが、図10に示す様に、ガラス基板7a,7b、7c,7dを、蒸気チャンバー40を中心として回転させてもよい(第5実施形態)。
逆に図11の様に、蒸気チャンバー40側を回転させてもよい(第6実施形態)。
図10、図11では、円筒形の薄膜材料放出部41を有する蒸気チャンバー40を例に説明したが、もちろん他の形状の蒸気チャンバーであってもよい。
In the previous embodiment, the film was formed with the
Conversely, as shown in FIG. 11, the
10 and 11, the
先の実施形態では、坩堝10を設置する部位と、薄膜材料の蒸気が通過する流路(蒸気通過部13)及び薄膜材料放出部25,26を構成する部位を一体化させて蒸気チャンバー6とした。即ち先の実施形態では、坩堝10を設置する部位と、薄膜材料が通過する流路と、薄膜材料放出部25,26を構成する部位が渾然一体となった構成を開示した。しかしながら本発明は、この構成に限定されるものではなく、これらを明確に分けてもよい。
In the previous embodiment, the portion where the
例えば図12(第7実施形態)に示す真空蒸着装置50の様に、坩堝設置部51と、蒸気通過部52と、薄膜材料放出部53,55とを明確に分ける。
図12に示す真空蒸着装置50では、坩堝設置部51は坩堝10を設置することができる広い空間である。
また薄膜材料放出部53,55は、ガラス基板7a,7bに対向する大面積を有する。薄膜材料放出部53,55には先の実施形態と同様に孔27が多数設けられている。
そして坩堝設置部51と薄膜材料放出部53,55の間が、膜蒸気輸送路61で結ばれている。膜蒸気輸送路61は、管路であり、中途で二股に分岐されて薄膜材料放出部53,55に接続されている。即ち膜蒸気輸送路61は、主管路56と、二つの分岐管路57,58によって構成されている。そして二つの分岐管路57,58にはそれぞれ流量調整弁(絞り装置)60a,60bが介在されている。流量調整弁60a,60bは、薄膜材料の流量を調節する絞り装置として機能するものである。
For example, like a vacuum
In the
Moreover, the thin film material discharge | release
And the
本実施形態の真空蒸着装置50では、坩堝設置部51に坩堝10が設置される。そして坩堝で気化した薄膜材料の蒸気は、膜蒸気輸送路61の主管路56から分岐管路57,58に入り、薄膜材料放出部53,55を経てガラス基板7a,7b側に放出される。
In the vacuum
本実施形態の真空蒸着装置50では、膜蒸気輸送路61に、流量調整弁(絞り装置)60a,60bが設けられているので、左右の薄膜材料放出部53,55から放出される薄膜材料のバランスを調整することができる。
例えば、一方の薄膜材料放出部53から放出される薄膜材料の蒸気が、他方の薄膜材料放出部55に比べて過大である場合には、薄膜材料放出部53に至る分岐管路57の流量調整弁(絞り装置)60aを絞るか、他方の流量調整弁(絞り装置)60bを開く。その結果、二つの薄膜材料放出部53,55から放出される薄膜材料の量や圧力が等しくなり、二つのガラス基板7a,7bに成膜される膜の厚さが揃う。
In the vacuum
For example, when the vapor of the thin film material discharged from one thin film
また先の実施形態では、いずれも多数の孔27を有する薄膜材料放出部25,26を例示した。即ち先の実施形態では、いずれもエリアソースと称される原料供給方式を採用するものであり、多数の孔27が面状に分布しているが、他の方式の原料供給方式を採用してもよい。
図13(第8実施形態)は、ポイントソースと称される原料供給方式を採用するものであり、一つの開口から原料を放出するものである。
即ち図13に示す真空蒸着装置70では、坩堝設置部71から二つの管72,73が突出している。そして二つの管72,73はいずれも先端部分が水平方向に折り曲げられ、その開口75、76が、ガラス基板7a,7bに対向している。
本実施形態では、管72,73の開口75、76が薄膜材料放出部として機能する。
In the previous embodiment, the thin film
FIG. 13 (eighth embodiment) employs a raw material supply system called a point source, in which the raw material is discharged from one opening.
That is, in the vacuum
In this embodiment, the
また図14(第9実施形態)は、リニアソースと称される原料供給方式を採用するものであり、縦に配された開口列77から原料を放出するものである。本実施形態では、開口列77が薄膜材料放出部として機能する。
なお図14の構成を採用する場合には、ガラス基板7a,7bを開口列77に対して相対的に移動させる必要がある。例えば、1回の成膜操作について1〜3回程度往復させればよい。
FIG. 14 (Ninth Embodiment) employs a raw material supply system called a linear source, and discharges the raw material from the opening
When the configuration of FIG. 14 is adopted, it is necessary to move the
また前述した実施形態は、いずれもガラス基板7a,7bの被成膜面32を向き合わせて配置し、その内側に薄膜材料放出部25,26を設けてガラス基板7a,7bに成膜を行う構成であったが、逆に外側の面に成膜を行ってもよい。
図15(第10実施形態)に示す真空蒸着装置78では、蒸気チャンバー80に蒸気通過部81a,81bを二列設け、さらに両者の間を大きく離した。また蒸気通過部81a,81bの内面側に孔27を設けた。そして蒸気通過部81a,81b同士の間にガラス基板7a,7bを設けた。
本実施形態の真空蒸着装置78は、ガラス基板7a,7bの被成膜面32を背中合わせに立設し、二つのガラス基板7a,7bの外側にそれぞれ薄膜材料放出部82,83を設置した例である。
In each of the above-described embodiments, the film formation surfaces 32 of the
In the vacuum
The
また前記した実施形態では、いずれも坩堝10等の蒸発装置5を真空室2内に配置したが、蒸発装置5を真空室2の外に設置してもよい。
図16(第11実施形態)に示す真空蒸着装置79では、蒸発装置5を真空室2の外に配置している。その他の構成は、図1の第1実施形態と同じである。
また図17(第12実施形態)に示す真空蒸着装置85でも、蒸発装置86を真空室2の外に配置している。真空蒸着装置85では、真空室2の中に二つの薄膜材料放出部90,91を設置し、これらを管路87a、87bに接続している。さらに各管路87a、87bには、流量調整弁(絞り装置)60a,60bが設けられている。
In each of the above-described embodiments, the
In the
Moreover, also in the
以上説明した実施形態は、いずれも蒸発装置5を一基だけ有しているが、本発明は、この構成に限定されるものではなく、複数の蒸発装置93を有するものであってもよい。図18(第13実施形態)に示す真空蒸着装置95は、4基の蒸発装置93a,93b,93c,93dを備えている。
4基の蒸発装置93a,93b,93c,93dは、いずれも真空室2の外にある。また真空室2内には、前記した蒸気チャンバー6の蒸気通過部13に相当する部材が設けられている。そして4基の蒸発装置93a,93b,93c,93dと真空室2内の蒸気通過部13が管路88で接続されている。
管路88は、4個の導入側ポート、1個の吐出側ポートを有するマニホールド96を有し、吐出側ポートが真空室2内の蒸気通過部13に接続されている。
All of the embodiments described above have only one
The four
The
一方、4個の導入側ポートは、それぞれ開閉弁97a,97b,97c,97dを介してそれぞれの蒸発装置93a,93b,93c,93dに接続されている。
本実施形態で採用する開閉弁97a,97b,97c,97dは、全閉状態にすることが可能である。
On the other hand, the four introduction-side ports are connected to the
The on-off
本実施形態の真空蒸着装置95では、各蒸発装置93a,93b,93c,93dの坩堝10に異なる種類の薄膜材料が投入される。
本実施形態の真空蒸着装置95では、開閉弁97a,97b,97c,97dを切り換えることにより、蒸気通過部13に導入される薄膜材料を変更することができる。
In the
In the vacuum
前記した実施形態における蒸気チャンバー6と同様に、本実施形態においても、蒸気チャンバーに相当する部分に保温用電気ヒータ(図示せず)が取り付けられている。さらに、当該保温用電気ヒータは、蒸発装置93a,93b,93c,93d、管路88、及び蒸気通過部13に対して個別に温度設定することができる。
本実施形態の真空蒸着装置95によれば、蒸発装置93a,93b,93c,93dの坩堝10に異なる種類の薄膜材料を投入することにより、異なる種類の薄膜を順次成膜することができるが、この際の管路88及び蒸気通過部13の温度については、以下のように設定することができる。
即ち、蒸発装置93a,93b,93c,93dについては、投入する薄膜材料の種類に応じて、蒸発装置ごとに保温用電気ヒータの温度を設定する(例えば、薄膜材料の沸点プラス10℃程度)。一方、管路88と蒸気通過部13については、蒸発装置93a,93b,93c,93dで設定した各温度のうち、最も高い温度を保温用電気ヒータの設定温度として選択する。これにより、管路88と蒸気通過部13の温度が各薄膜材料の沸点よりも十分に高い温度に維持されるから、いずれの薄膜材料を気化させても管路88や蒸気通過部13で固化してしまうことはない。この構成によれば、蒸発装置の切替え時(薄膜材料の切替え時)に管路88や蒸気通過部13の温度を変える必要がない。
なお、薄膜材料相互のコンタミネーションを防止するために、蒸発装置の切替え時には、窒素ガス等の不活性ガスを管路88と蒸気通過部13に通し、残留した薄膜材料を取り除く。
Similar to the
According to the
That is, for the
In order to prevent the mutual contamination of the thin film materials, an inert gas such as nitrogen gas is passed through the
本実施形態の真空蒸着装置95を使用すると、一つの真空蒸着装置95で複数の膜を成膜することができる。
例えば前記した正孔注入層210、正孔輸送層211、発光層212、及び電子輸送層213を、一つの真空室2内で成膜することも可能である。
When the vacuum
For example, the
図19に示す真空蒸着装置98(第14実施形態)は、図18の真空蒸着装置95の構成をさらに発展させたものである。真空蒸着装置98は、蒸発装置93a,93b,93c,93d、管路88、マニホールド96、蒸気通過部13、及び薄膜材料放出部25,26からなる一組のユニットを複数備えている。本実施形態によれば、生産性をさらに向上させることができる。なお本実施形態では蒸発装置93a,93b,93c,93dを真空室2の外に設置しているが、真空室2の中に配置してもよい。
A vacuum deposition apparatus 98 (fourteenth embodiment) shown in FIG. 19 is a further development of the configuration of the
図18に示す真空蒸着装置95では、真空室2内に蒸気通過部13を一基だけ設け、蒸気通過部13が有する薄膜材料放出部25,26から複数種類の膜材料を放出するものである。即ち図18に示す真空蒸着装置95では、薄膜材料放出部25,26を共用して蒸発装置93a,93b,93c,93dから供給される薄膜材料を放出する。
しかしながら本発明は、この構成に限定されるものではなく、例えば図20(第15実施形態)に示す真空蒸着装置98の様に、真空室2内に複数系統の薄膜材料放出部89a,89b、94a,94b、99a,99bを設け、各系統の薄膜材料放出部89a,89b、94a,94b、99a,99bごとに独立した膜蒸気輸送路84a,84b,84cを設けてもよい。本実施形態の真空蒸着装置98においても、膜蒸気輸送路84a,84b,84cのそれぞれに開閉弁97a,97b,97cが設けられ、開閉弁97a,97b,97cを切り換えることにより、真空室2内に導入される薄膜材料を変更することができる。また、開閉弁97a,97b,97cの2つ以上を同時に開けることにより、共蒸着を行うこともできる。
In the
However, the present invention is not limited to this configuration. For example, as in a vacuum
第15実施形態(図20)をさらに発展させ、複数系統の薄膜材料放出部を設けると共に、1つの薄膜材料放出部に対して複数の蒸発装置あるいは膜蒸気輸送路を設けることもできる。
図21(第16実施形態)に示す真空蒸着装置125では、真空室2内に複数系統の膜蒸気放出部89a,89b、94a,94b、99a,99bを設け、系統ごとに独立した膜蒸気輸送路84A,84B,84Cを設けている。膜蒸気放出部89a,89b、94a,94b、99a,99bはそれぞれ複数あり、ガラス基板7a,7bの被成膜面に対向する同一系統の複数の膜蒸気放出部は、ガラス基板7a,7bの被成膜面に対して一様に分布している。
本実施形態では、9個の蒸発装置が設けられており、蒸発装置93a,93b,93cが1つの系統を構成して膜蒸気輸送路84Aに連結されている。また蒸発装置93d,93e,93fが1つの系統を構成して膜蒸気輸送路84Bに連結されている。また蒸発装置93g,93h,93iが1つの系統を構成して膜蒸気輸送路84Cに連結されている。蒸発装置93a〜93iには、それぞれ開閉弁97a〜97iが設けられており、開閉弁97a〜97iを切り換えることにより、真空室2内に導入される薄膜材料を変更することができる。
蒸発装置125は、共蒸着を行うのに適している。例えば、蒸発装置93a〜93cにそれぞれ薄膜材料A〜Cを、蒸発装置93d〜93fにそれぞれ薄膜材料D〜Fを、蒸発装置93g〜93iにそれぞれ薄膜材料G〜Iを仕込む。そうすると、蒸発装置93a〜93cから膜蒸気輸送路84Aを通じて、薄膜材料A〜Cを共蒸着することができる。同様に、蒸発装置93d〜93fから膜蒸気輸送路84Bを通じて、薄膜材料D〜Fを共蒸着することができる。同様に、蒸発装置93g〜93iから膜蒸気輸送路84Cを通じて、薄膜材料G〜Iを共蒸着することができる。
本実施形態の構成は、エリアソース方式に適している。
The fifteenth embodiment (FIG. 20) can be further developed to provide a plurality of systems of thin film material discharge portions and to provide a plurality of evaporation devices or film vapor transport paths for one thin film material discharge portion.
In the vacuum
In the present embodiment, nine evaporators are provided, and the
The
The configuration of this embodiment is suitable for the area source method.
図22(第17実施形態)の真空蒸着装置126は、膜蒸気輸送路84A,84Cの分岐パターンを変えたものである。
図23(第18実施形態)の真空蒸着装置127は、膜蒸気輸送路84A,84B,84Cの分岐パターンを変えたものである。
The vacuum
The vacuum
図21〜図23に示した実施形態によれば、共蒸着を系統ごとに順番に行うことができ、成膜に必要なチャンバー数を減らすことができる。なお、図21〜図23に示す蒸発装置93a〜93i、膜蒸気輸送路84A〜84C、及び膜蒸気放出部89a,89b、94a,94b、99a,99bからなる一組のユニットを複数備え、膜蒸気放出部89a,89b、94a,94b、99a,99bを同一の真空室2内に設置する構成としてもよい。
According to the embodiment shown in FIGS. 21 to 23, co-evaporation can be performed in order for each system, and the number of chambers required for film formation can be reduced. 21 to FIG. 23 are provided with a plurality of a set of units including the
他の実施形態について、さらに説明する。
図24(第19実施形態)に示す真空蒸着装置128では、2個の蒸発装置93a,93bが真空室2の外に設置されている。また、図17(第12実施形態)と同様に、真空室2の中に2個の薄膜材料放出部90,91が設置されている。本実施形態では、蒸発装置93aから管路が分岐しており、蒸発した薄膜材料を薄膜材料放出部90,91の両方に供給可能な構成となっている。蒸発装置93aと薄膜材料放出部90とは、開閉弁97aを介して連結されている。蒸発装置93aと薄膜材料放出部91とは、開閉弁97a’を介して連結されている。蒸発装置94bについても同様であり、蒸発した薄膜材料を薄膜材料放出部90,91の両方に供給可能な構成となっている。そして同様に、蒸発装置93bと薄膜材料放出部90とは、開閉弁97bを介して連結されている。蒸発装置93bと薄膜材料放出部91とは、開閉弁97b’を介して連結されている。
本実施形態は、共蒸着を行うのに適している。
Other embodiments will be further described.
In the vacuum
This embodiment is suitable for performing co-evaporation.
図25(a)、図25(b)(第20実施形態)に示す真空蒸着装置130は、図14(第9実施形態)に示したリニアソース方式を基本とし、これに複数の蒸発装置を組み合わせたものである。すなわち真空蒸着装置130は、縦に配された開口列77から原料を放出するものであり、開口列77が薄膜材料放出部として機能する。真空蒸着装置130は、3個の蒸発装置93a,93b,93cを有しており、蒸発した薄膜材料は、それぞれ開閉弁97a,97b,97cを介して蒸気通過空間15に供給される。蒸発装置93a,93b,93cは、真空室の中に設置してもよいし、真空室の外に設置してもよい。なお図25(b)では真空室の図示を省略している。
The
一方、図26(a)、図26(b)(第21実施形態)に示す真空蒸着装置131では、蒸発装置93a,93b,93cごとに薄膜材料放出部133a,133b,133cが設けられている。すなわち本実施形態では、蒸気チャンバー6の内部が3個の薄膜材料放出部133a,133b,133cに対応して、3室の小部屋135a,135b,135cに仕切られている。各小部屋135a,135b,135cが独立した蒸気通過部となる。
本実施形態によれば、薄膜材料放出部133a,133b,133cから異なる薄膜材料を同時に放出させて共蒸着を行うことができる。また、薄膜材料放出部133a,133b,133cから異なる薄膜材料を順次放出させて、複数種の薄膜を積層することができる。
蒸発装置93a,93b,93cは、真空室の中に設置してもよいし、真空室の外に設置してもよい。なお図26(b)は蒸発装置93aの構成を代表例として示しているが、蒸発装置93b,93cについても全く同じ構成である。また図26(b)では真空室の図示を省略している。
On the other hand, in the vacuum
According to the present embodiment, different thin film materials can be simultaneously discharged from the thin film
The
図14、図25、図26に示したリニアソース方式の例では、蒸気チャンバー6が縦長であり、開口列77が天地方向に並んでいるが、蒸気チャンバー6を横長とし、開口列77を水平方向に並べてもよい。この場合には、ガラス基板7a,7bを開口列77に対して天地方向に相対移動させることになる。
In the example of the linear source system shown in FIGS. 14, 25, and 26, the
上記した実施形態では、基本的に蒸気チャンバー6を床置きしているが、本発明はこれに限定されるものではない。図27(第22実施形態)に示す真空蒸着装置140のように、蒸気チャンバー6を天井から吊り下げて設置してもよい。真空蒸着装置140では、蒸発装置5が真空室2の外に設置されており、蒸発した薄膜材料は真空室2の天井側から薄膜材料放出部25,26に供給される。
本実施形態においても、1つの蒸気シャンバー6に対して複数の蒸発装置を設けることができる。
さらに図28(第23実施形態)に示す様に、複数の蒸発装置93a,93b,93cと薄膜材料放出部25,26(蒸気チャンバー6)からなる一組のユニットを、真空室2内に複数設置することができる。
In the above-described embodiment, the
Also in this embodiment, a plurality of evaporators can be provided for one
Further, as shown in FIG. 28 (23rd embodiment), a plurality of units each including a plurality of
次に、上述した真空蒸着装置1等によって製造されることが望ましい有機EL装置の構造及びその製造方法について説明する。
以下に例示する有機EL装置100は、集積型の有機EL装置である。集積型の有機EL装置100は、短冊状に形成された有機EL素子(以下、「単位EL素子」と称する)を電気的に直列に接続したものである。
集積型有機EL装置100の層構成は図29の通りであり、前記した基本構成の有機EL装置200(図31)と同一であるが、複数の溝が設けられていて一つの平面状の有機EL素子が短冊状の単位EL素子に分割されている。
即ち、集積型の有機EL装置100は、ガラス基板101に透明電極層102と機能層103及び裏面電極層104が順次積層されたものであるが、各層に溝110,111,112,113が形成されている。
具体的に説明すると、透明電極層102に第一溝110が形成され、透明電極層102が複数に分割されている。また機能層103には第二溝111が形成され、機能層103が複数に分割され、さらに当該第二溝111の中に裏面電極層104の一部が進入して溝底部で透明電極層102と接している。
さらに機能層103の第三溝112と裏面電極層104に設けられた第四溝113が連通し、全体として深い共通溝115が形成されている。
Next, the structure of an organic EL device that is desirably manufactured by the above-described
The
The layer configuration of the integrated
That is, in the integrated
More specifically, the
Further, the
集積型有機EL装置100は、透明電極層102に設けられた第一溝110と、機能層103(具体的には正孔注入層210、正孔輸送層211、発光層212、及び電子輸送層213)及び裏面電極層104に設けられた共通溝115によって各薄層が区画され、独立した単位EL素子120a,120b・・・が形成されている。そして前記した様に、第二溝111の中に裏面電極層104の一部が進入し、裏面電極層104の一部が透明電極層102と接しており、一つの単位EL素子120aは隣接する単位EL素子120bと電気的に直列に接続されている。
即ち外部から供給される電流は、透明電極層102側から機能層103を経て裏面電極層104側に向かって流れるが、裏面電極層104の一部が第二溝111を介して透明電極層102と接しており、最初の単位EL素子120aを経て隣の単位EL素子120bの透明電極層102に流れる。この様に集積型の有機EL装置100では、各単位素子が全て直列に電気接続され、全ての単位素子が発光する。
The integrated
That is, an externally supplied current flows from the
集積型の有機EL装置100を製造する際には、最初の工程として図30(a)の様にガラス等の透光性を有する基材101の上に、透明電極層102を成膜する。
透明電極層102には、酸化インジウム錫(ITO)、酸化錫(SnO2)酸化亜鉛(ZnO)等が用いられる。透明電極層102はスパッタ法やCVD法によって基板101に形成される。
When the integrated
For the
そして続いて、第一レーザスクライブ工程を行い、図30(b)の様に、透明電極層102に対してレーザスクライブによって第一溝110を形成する。
Subsequently, a first laser scribe process is performed, and the
次に、この基板101を真空蒸着装置に入れ、正孔注入層210、正孔輸送層211、発光層212、及び電子輸送層213を順次堆積し、図30(c)に示すように、機能層103を形成する。
なお機能層103を形成する際にも本実施形態の真空蒸着装置1等を使用することができる。特に図18に示した真空蒸着装置95や、図20に示した真空蒸着装置98の様に複数の各蒸発装置93a,93b,93c,93dを備えた構成を採用すれば、前記した正孔注入層210、正孔輸送層211、発光層212、及び電子輸送層213を、一つの真空蒸着装置で成膜することができる。
Next, the
Note that the
そして真空蒸着装置から取り出した基板101に対して第二レーザスクライブ工程を行い、図30(d)の様に機能層103に第二溝111を形成する。
Then, a second laser scribing process is performed on the
続いて、真空蒸着装置に前記基板101を挿入し、図30(e)の様に機能層103の上に、アルミニウム(Al)や銀(Ag)などの金属材料からなる裏面電極層104を形成する。
裏面電極層104を形成する工程についても、本発明の真空蒸着装置1等を使用することができる。
Subsequently, the
The
さらに続いて第三レーザスクライブ工程を行い、図30(f)の様に裏面電極層104と機能層103の双方に共通溝115を形成する。
Subsequently, a third laser scribing process is performed to form a
そしてさらに図示しない給電電極の成形や、その外側における分離溝(図示せず)の成形、分離溝の外側部分の裏面電極層104等の除去及び封止部による封止の作業が行われて有機EL装置(光電変換装置)が完成する。
Further, the operation of forming the power supply electrode (not shown), forming the separation groove (not shown) on the outside, removing the
1 真空蒸着装置(蒸着装置)
2 真空室
3 基板設置台
5 蒸発装置
6 蒸気チャンバー
7a,7b,7c,7d ガラス基板(基材)
9 真空ポンプ
10 坩堝
11 気化用電気ヒータ
12 坩堝設置部
13 蒸気通過部
15 蒸気通過空間(膜蒸気輸送路)
25,26 薄膜材料放出部
27 孔
31a,31b 基板保持壁
32 被成膜面
40 蒸気チャンバー
41 薄膜材料放出部
43 蒸気チャンバー
45,46,47 薄膜材料放出部
48 蒸気チャンバー
50 真空蒸着装置(蒸着装置)
51 坩堝設置部
52 蒸気通過部
53 薄膜材料放出部
55 薄膜材料放出部
56 主管路
57,58 分岐管路
60a,60b 流量調整弁(絞り装置)
61 膜蒸気輸送路
70 真空蒸着装置(蒸着装置)
71 坩堝設置部
72,73 管
75,76 開口(薄膜材料放出部)
77 開口列(薄膜材料放出部)
78 真空蒸着装置(蒸着装置)
79 真空蒸着装置(蒸着装置)
80 蒸気チャンバー
81a,81b 蒸気通過部
82,83 薄膜材料放出部
84a,84b,84c 膜蒸気輸送路
84A,84B,84C 膜蒸気輸送路
85 真空蒸着装置(蒸着装置)
86 蒸発装置
87a,87b 管路
88 管路
89a,89b 薄膜材料放出部
94a,94b 薄膜材料放出部
99a,99b 薄膜材料放出部
90,91 薄膜材料放出部
93a,93b,93c,93d,93e,93f,93g,93h,93i 蒸発装置
95 真空蒸着装置(蒸着装置)
96 マニホールド
97a,97b,97c,97d,97e,97f,97g,97h,97i 開閉弁
97a’,97b’開閉弁
98 真空蒸着装置(蒸着装置)
99a,99b 薄膜材料放出部
100 有機EL装置
125 真空蒸着装置(蒸着装置)
126 真空蒸着装置(蒸着装置)
127 真空蒸着装置(蒸着装置)
128 真空蒸着装置(蒸着装置)
130 真空蒸着装置(蒸着装置)
131 真空蒸着装置(蒸着装置)
140 真空蒸着装置(蒸着装置)
1 Vacuum deposition equipment (vapor deposition equipment)
2
9
25, 26 Thin film
51
61 Film
71
77 Opening row (thin film material discharge part)
78 Vacuum deposition equipment (vapor deposition equipment)
79 Vacuum deposition equipment (deposition equipment)
80
86
96
99a, 99b Thin film
126 Vacuum deposition equipment (vapor deposition equipment)
127 Vacuum deposition equipment (vapor deposition equipment)
128 Vacuum deposition equipment (deposition equipment)
130 Vacuum deposition equipment (vapor deposition equipment)
131 Vacuum deposition equipment (vapor deposition equipment)
140 Vacuum deposition equipment (deposition equipment)
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