JP2014189878A - Vapor deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸着装置に関し、特に、1方向に延在する長尺な形状を有する蒸着用ルツボを含む蒸着装置に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a vapor deposition apparatus, and more particularly to a technique effective when applied to a vapor deposition apparatus including a vapor deposition crucible having a long shape extending in one direction.
陽極と陰極との間に形成された発光層を含む積層構造体よりなる有機エレクトロルミネッセンス(有機EL:Organic Electro-Luminescence)発光体を製造する際には、当該積層構造体および当該陰極を形成する。当該積層構造体を構成する層であって、有機化合物、無機化合物または金属などからなる各層は、真空蒸着法などを用いて成膜する。 When manufacturing an organic electroluminescence (organic EL: Organic Electro-Luminescence) light emitter composed of a multilayer structure including a light emitting layer formed between an anode and a cathode, the multilayer structure and the cathode are formed. . The layers constituting the laminated structure, each layer made of an organic compound, an inorganic compound, a metal, or the like are formed using a vacuum deposition method or the like.
真空蒸着法による成膜方法としては、以下のような装置を用いる方法が知られている。真空蒸着法において用いられる蒸着装置は、例えば密閉容器である真空チャンバと、当該真空チャンバ内に配置された蒸発源とを有している。また、当該蒸発源は蒸着材料を入れる容器、つまり蒸着用ルツボを有しており、蒸着用ルツボの一つの面には、蒸着材料を放出させるための開口部が形成されている。蒸着工程では、加熱手段により蒸着用ルツボを加熱し、当該蒸着用ルツボ内の蒸着材料を気化させる。そして、真空チャンバ内において蒸着用ルツボに近接し、上記開口部と対向する成膜対象(例えばガラス基板)に対し、気化した当該蒸着材料を吹きつけて成膜を行う。 As a film forming method by a vacuum evaporation method, a method using the following apparatus is known. A vapor deposition apparatus used in the vacuum vapor deposition method includes, for example, a vacuum chamber which is a sealed container, and an evaporation source disposed in the vacuum chamber. The evaporation source has a container for depositing a vapor deposition material, that is, a crucible for vapor deposition, and an opening for discharging the vapor deposition material is formed on one surface of the vapor deposition crucible. In the vapor deposition step, the vapor deposition crucible is heated by the heating means to vaporize the vapor deposition material in the vapor deposition crucible. Then, the vapor deposition material is sprayed onto the deposition target (for example, a glass substrate) that is close to the deposition crucible and faces the opening in the vacuum chamber.
近年では、蒸着対象の基板の大型化に対応するため、1方向に延在する長尺な形状の蒸発源を用い、例えば当該蒸発源を走査させながら基板に気化した蒸着材料を吹き付ける方法が提案されている。このように、1方向に延在する長尺な容器を含む蒸発源は、リニア蒸発源と呼ばれている。 In recent years, in order to cope with an increase in the size of a substrate to be vapor-deposited, a method has been proposed in which an evaporation source having a long shape extending in one direction is used, for example, a vapor deposition material is sprayed on the substrate while scanning the evaporation source. Has been. Thus, an evaporation source including a long container extending in one direction is called a linear evaporation source.
特許文献1(特開2010−150663号公報)には、ヒータルツボの複数の支持部を介してチャンバの床部に放熱させることで、ヒータルツボ内の温度分布を均一にすることが記載されている。 Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-150663) describes that the temperature distribution in the heater crucible is made uniform by dissipating heat to the floor of the chamber through a plurality of support portions of the heater crucible.
特許文献2(国際特許公開WO2006/075755号公報)には、ルツボ内の蒸着材料を加熱するヒータを構成するフィラメントの巻密度を調整することにより、当該容器内の蒸着材料を均一に加熱することが記載されている。 In Patent Document 2 (International Patent Publication WO2006 / 075755), the vapor deposition material in the vessel is uniformly heated by adjusting the winding density of the filament constituting the heater for heating the vapor deposition material in the crucible. Is described.
1方向に長い形状を有する容器からなる長尺の蒸着用ルツボ(以下単にルツボという)は、長手方向の両端が冷えやすく、中央の温度が高くなる傾向がある。これは、ルツボの長手方向における中央部分に両脇から熱エネルギーが注入されるのに対し、ルツボの長手方向における端部では片側から熱エネルギーが注入され、もう一方の片側で輻射による熱の放出が生じるためである。これによりルツボの温度分布が不均一になると、長尺のルツボから放出される蒸着材料の放出量などが場所によってばらつくため、均一な成膜が困難となる問題が生じる。 A long deposition crucible (hereinafter simply referred to as a crucible) made of a container having a shape that is long in one direction tends to cool both ends in the longitudinal direction, and the temperature at the center tends to increase. This is because heat energy is injected from both sides into the central part in the longitudinal direction of the crucible, whereas heat energy is injected from one side at the end in the longitudinal direction of the crucible, and heat is released by radiation on the other side. This is because. Accordingly, when the temperature distribution of the crucible becomes non-uniform, the discharge amount of the vapor deposition material discharged from the long crucible varies depending on the location, which causes a problem that uniform film formation becomes difficult.
これに対し、蒸発源の膜厚分布の均一化を図る方法としては、以下の2種類の方法が考えられる。 On the other hand, the following two types of methods are conceivable as a method for making the film thickness distribution of the evaporation source uniform.
まず、第1の方法として、上記特許文献1に記載されているように、ルツボの熱を部分的に蒸発源外部に放出させることで、長尺なルツボの温度のむらを低減させ、ルツボ内の蒸着材料の蒸発量を均一化させることが考えられる。
First, as described in
また、第2の方法として、上記特許文献2に記載されているように、放熱しやすい部分に対して加熱手段の熱源の発熱を強化することによって、ルツボの温度の均一化を図る技術が提案されている。
As a second method, as described in
長尺なルツボの温度の均一化を図るために、上記第1の方法を適用した場合、比較的高温になりやすい部分、すなわち、ルツボの長手方向の中央部の熱を逃がす方法が考えられる。しかし、この方法では、加熱手段による熱エネルギーの一部を常に外部に放出し続けることとなるため、エネルギーの損失が大きい。また、外部に熱を逃がすための部材の形状・個数等を試作により適正化する必要があり、新規に開発する場合では、短期間の実用化は困難である。 In order to make the temperature of a long crucible uniform, when the first method is applied, a method of releasing heat from a portion that tends to be relatively high, that is, a central portion in the longitudinal direction of the crucible, can be considered. However, in this method, a part of the heat energy by the heating means is always released to the outside, so that the energy loss is large. In addition, it is necessary to optimize the shape and number of members for releasing heat to the outside by trial production, and in the case of newly developing, it is difficult to put it into practical use in a short time.
一方、上記第2の方法では、加熱手段の熱源の部分的な発熱の強弱を、ヒータの粗密の変更により調整することが考えられるが、この場合、ヒータの試作を何度か繰り返し、適正なヒータを製作する必要がある。この方法では、ヒータの製作にコストと期間を要するため、新規に開発する場合、短期間の実用化は困難である。 On the other hand, in the second method, it is conceivable to adjust the intensity of partial heat generation of the heat source of the heating means by changing the density of the heater, but in this case, the prototype of the heater is repeated several times to obtain an appropriate value. It is necessary to make a heater. This method requires cost and time to manufacture the heater, so that it is difficult to put it into practical use in a short time when newly developing.
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the embodiments disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
一実施の形態である蒸着装置は、第1方向に延在し、上面に第1方向に並んで開口された複数の開口部を有するルツボと、ルツボの外部に配置されてルツボを加熱するヒータとを含む蒸発源を有し、ルツボの外側において、ルツボの第1方向に延在する面に沿って設けられた傾斜反射板の反射面を、ルツボの第1方向における端部に向けて配置するものである。 A vapor deposition apparatus according to an embodiment includes a crucible having a plurality of openings extending in a first direction and opened in parallel in the first direction on an upper surface, and a heater that is disposed outside the crucible and heats the crucible The reflective surface of the inclined reflecting plate provided along the surface extending in the first direction of the crucible is disposed toward the end of the crucible in the first direction on the outside of the crucible. To do.
本願において開示される一実施の形態によれば、蒸着工程におけるエネルギー損失を低減しつつ、蒸着装置の信頼性と量産性を向上させることができる。 According to one embodiment disclosed in the present application, it is possible to improve the reliability and mass productivity of the vapor deposition apparatus while reducing energy loss in the vapor deposition process.
以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.
(実施の形態1)
本実施の形態の蒸着装置は、1方向に延在する長尺なルツボを有し、当該ルツボ内の温度にばらつきを生じさせない構造を簡便に再現性良く実現し、また、電力損失の少ないリニア蒸発源の加熱構造を提供するものである。
(Embodiment 1)
The vapor deposition apparatus of the present embodiment has a long crucible extending in one direction, realizes a structure that does not cause variations in the temperature in the crucible with good reproducibility, and has a low power loss. An evaporation source heating structure is provided.
以下に、本実施の形態の蒸着装置を、図1〜図5を用いて説明する。図1は、本実施の形態の蒸着装置を示す断面図である。図2は、本実施の形態の蒸着装置の平面図であり、図3は、本実施の形態の蒸着装置により形成する素子を示す断面図であり、図4は本実施の形態の蒸着装置の要部断面図であり、図5は本実施の形態の蒸着装置の要部平面図である。本実施の形態の蒸着装置は、半導体装置の製造工程など、蒸着法により成膜を行うあらゆる工程に用いることができる装置であり、ここでは例として有機EL発光体を製造する場合について説明する。 Below, the vapor deposition apparatus of this Embodiment is demonstrated using FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the vapor deposition apparatus of the present embodiment. FIG. 2 is a plan view of the vapor deposition apparatus of the present embodiment, FIG. 3 is a cross-sectional view showing elements formed by the vapor deposition apparatus of the present embodiment, and FIG. 4 is a diagram of the vapor deposition apparatus of the present embodiment. It is principal part sectional drawing, FIG. 5: is a principal part top view of the vapor deposition apparatus of this Embodiment. The vapor deposition apparatus of this embodiment is an apparatus that can be used in any process for forming a film by a vapor deposition method, such as a process for manufacturing a semiconductor device. Here, a case of manufacturing an organic EL light emitter will be described as an example.
まず、図1に本実施の形態の特徴を有する蒸発源4と、それを含む真空蒸着装置1とを示す。図1に示すように、真空蒸着装置1は密閉可能な筺体からなる真空チャンバ2を有し、真空チャンバ2には、真空チャンバ2の内部を真空排気するための真空ポンプ3が、バルブ7を介して接続されている。つまり、真空チャンバ2は密閉容器である。上記真空排気を行うことで、真空チャンバ2内の圧力は、10−3〜10−6Paの真空度が維持される。
First, FIG. 1 shows an
なお、ここでは真空チャンバ2に接続された排気装置を一つだけ示しているが、実際には複数のポンプを真空チャンバ2に接続し、それらを切り替えて段階的に高真空を実現することが考えられる。例えば、真空引きの工程において最初に用いられる粗引き用のドライポンプと、その後高真空を実現するために用いられるターボ分子ポンプまたはクライオポンプなどとが真空チャンバ2に接続される。図1に示す真空ポンプ3は、図の簡略化のために、これらの真空ポンプをまとめて示すものである。
Although only one exhaust device connected to the
また、図1ではルツボ22の一部を破断して示し、他の一部の側面と、当該側面に隣接するヒータ23とを示している。つまり、ルツボ22については一部側面図を示し、他の一部の断面図を示している。真空ポンプ3、バルブ7およびレートセンサ26は、それぞれ概略図を示している。また、図を分かりやすくするため、傾斜反射板41の断面にはハッチングを付していない。
In FIG. 1, a part of the
真空チャンバ2の壁面には、その内部と外部を繋げる開口部が設けられており、当該開口部は、ゲートバルブ6により密閉されている。ゲートバルブ6を動かして開閉することにより、真空チャンバ2の内部と、真空チャンバ2に隣接する搬送チャンバ2b(図2参照)の内部とを接続し、これらのチャンバの間で基板5を出し入れすることができる。
The wall surface of the
真空チャンバ2の内部には蒸発源4および基板5が配置されている。基板5は蒸着膜を成膜する対象物であり、蒸着工程を行った後に真空チャンバ2外に搬出される。基板5は、蒸着工程により成膜する方の面を下向き、つまり蒸発源4側に向けて配置されている。図示は省略しているが、基板5は例えばその周縁部を保持されており、保持されていない領域の基板5の底面は下方に向かって露出している。
An
蒸発源4は、その内部の蒸着材料21を加熱することで発生した蒸気を、蒸発源の上部の開口部34、つまりノズルから蒸発源4外に放出し、基板5などの対象物に吹き付けるために用いられる。基板5に対する成膜速度を検出する際には、水晶振動子に蒸着材料を付着させて検出するレートセンサ26を用いる。
The
本実施の形態では、対角の長さが1メートルの基板5に対応するため、1方向に長尺な蒸発源4、つまりリニア蒸発源を用いる。よって、基板5または蒸発源4のいずれかを、蒸発源4の長手方向に対して直行する方向であって、蒸発源4の開口部34を有する面と対向する基板5の面に沿う方向、すなわち図1の紙面手前または奥方向に移動させて成膜を行う。以下では、基板5または蒸発源4を走査する方向であって、前記第1方向に直交する方向を第2方向と呼ぶ。
In this embodiment, since the diagonal length corresponds to the
蒸着工程では、基板を回転させながら、チャンバ内に固定された蒸発源、つまりポイントソースから基板に対して、気化した蒸着材料を吹きつけて成膜する方法が考えられる。しかしこの場合、基板が大きくなると、基板回転機構を実現し、蒸発源と基板との距離を確保するために、蒸着チャンバが巨大化するため、実用的でなくなる。そこで、本実施の形態では、基板5と長尺な形状の蒸発源4の少なくとも一方を走査させながら蒸着を行うことで、大型基板への成膜を可能にしている。
In the vapor deposition step, a method of forming a film by spraying vaporized vapor deposition material from an evaporation source fixed in the chamber, that is, a point source, to the substrate while rotating the substrate can be considered. However, in this case, when the substrate becomes large, the deposition chamber becomes enormous in order to realize a substrate rotation mechanism and secure the distance between the evaporation source and the substrate, which is not practical. Thus, in the present embodiment, deposition is performed while scanning at least one of the
なお、ここでは基板5を固定した状態で、第1方向に延在する蒸発源4を、第1方向に直交する第2方向に走査させる場合について説明する。つまり、基板5と蒸発源4とが対向するように配置され、蒸発源4に対抗する基板5の面に沿う方向であって、蒸発源4の長手方向に直交する方向に蒸発源4を走査しながら蒸着工程を行う。
Here, a case where the
ここでは基板5の成膜を行う面を下向きに配置し、水平方向に延在する蒸発源4を水平方向に走査する場合について説明するが、これらの構成を90°傾けた装置を用いて蒸着工程を行なってもよい。つまり、基板5の法線方向が、水平方向に沿うように基板5を立てて配置し、蒸発源4を上下方向または横方向に走査させながら蒸着工程を行なってもよい。また、蒸発源4を固定して基板5を上下方向または水平方向に走査してもよい。
Here, the case where the surface on which the film of the
上下方向に基板5または蒸発源4を走査する場合は、蒸発源4の長手方向は水平方向に沿う。また、水平方向、つまり横方向に基板5または蒸発源4を走査する場合は、蒸発源4の長手方向は上下方向に沿う。上記のように、基板5、蒸発源4を配置する向きは適宜変更可能である。すなわち、蒸発源4から蒸気を放出する方向と、被蒸着対象である基板5の姿勢とは、図1に示す態様と異なる方向に変更しても構わない。
When scanning the
上向きに開口部34を有するリニア蒸発源である蒸発源4は、側面および底面を囲う容器であるハウジング27を有し、ハウジング27内には、蒸着材料21を内部に封入した長尺なルツボ22が配置されている。ハウジング27およびルツボ22は水平方向に沿う第1方向に延在している。ルツボ22およびその内部の蒸着材料21は、ルツボ22の外部であってハウジング27の内側に配置された第1加熱手段であるヒータ23により加熱される。
The
ヒータ23は、例えば電圧により発熱量を制御することが可能なフィラメントなどからなり、例えばルツボ22の外側の第1方向に延在する側面に蛇行するように隣接して配置されている。
The
ヒータ23は蛇行しながら第1方向に延在し、ルツボ22の側面に沿う方向であって第1方向に直交する縦方向に延在する縦方向延在部分を複数箇所に有している。ヒータ23を構成し、第1方向において隣り合う縦方向延在部分同士は、当該縦方向の一方の端部において、ヒータ23を構成する折り返し部分により接続されている。つまりヒータ23は、複数の折り返し部分と複数の縦方向延在部分とを直列に接続した蛇行構造を有している。
The
このように、線状のヒータ23を蛇行させてルツボ22の側面を覆うように配置することで、ルツボ22を均等に加熱することができる。上記では、フィラメントを蛇行させた構造を示したが、プレート状の発熱体を有するヒータを用いてもよい。
Thus, the
箱状の容器であるルツボ22の上面、つまり第1の面には、複数の開口部34が第1方向に並んで配置されている。ヒータ23により加熱された蒸着材料21が気化すると、開口部34から蒸着材料21のガスが基板5に向けて放出される。ルツボ22内は数Paの圧力となっている。これに対し、ルツボ22の外側の真空チャンバ2内は10−3〜10−6Paの高真空状態となっているため、気化した蒸着材料21は緩やかにルツボ22外に拡散していくのではなく、開口部34から基板5に向かって飛び出すように放出される。このとき、開口部34は第1方向に並んで複数配置されているため、気化した蒸着材料21のガスは第1方向に沿う帯状に放出される。
A plurality of
蒸着材料21には、ヒータ23により加熱されることで液状となった後に蒸発して気化する材料の他、加熱しても固体から液体にならず、昇華することで気化する材料を用いることができる。
For the
開口部34は、図1に示すように第1方向において離間するように点在させず、第1方向に延在するスリット状の開口を一つまたは複数形成してもよい。
As shown in FIG. 1, the
ここでは複数の開口部34、つまりノズルを一列に並べて配置する例について説明した。これに対し、ルツボ22の上面において開口部34を第1方向に複数並べて配置し、これらの開口部34と同様の開口パターンを第1方向に直交する第2方向に複数列並べて形成してもよい。
Here, an example in which a plurality of
蒸発源4を含む蒸着装置は、図3に示す有機EL表示装置を構成する一部の膜の形成工程に用いられる。ここで、図3に、本実施の形態の蒸着装置により形成する素子である有機EL表示装置の断面図を示す。図3に示す構造は有機EL表示装置の一つの画素の断面であり、有機EL表示装置は、この画素をマトリクス状に並べて複数有している。
The vapor deposition apparatus including the
図3に示すように、有機EL表示装置は、例えばガラス基板である基板5上に形成されている。基板5上には例えば複数の薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)9が形成されている。また、薄膜トランジスタ9を覆い、上面が平坦化された絶縁膜18上には、画素電極である陽極11が形成されている。陽極11は、絶縁膜18を貫通するプラグを介して薄膜トランジスタ9に接続されている。絶縁膜18上および陽極11上には、絶縁膜からなる画素分離バンク19が形成されており、画素分離バンク19は陽極11の上面の一部を露出している。
As shown in FIG. 3, the organic EL display device is formed on a
有機EL(エレクトロルミネッセンス)発光素子10は、基板5上に順に積層された陽極11、正孔注入層12、正孔輸送層13、色別発光層14a、発光層14、電子輸送層15、電子注入層16および陰極17からなる積層膜を有する。有機EL発光素子10は、陽極11および陰極17の間に電流を流すことにより発光する素子である。色別発光層14aは、例えば上記発光層14が白色の光を発する場合に、隣接して隣り合う画素同士の色を分けるために形成される。
The organic EL (electroluminescence) light-emitting element 10 includes an
なお、後述するように、発光層14の発する色などによっては、色別発光層を形成しない場合もある。有機EL発光素子10は、陽極11側から発光層14側に正孔を供給し、陰極17から発光層14側に電子を供給することで発光層14が発光する光素子である。発光層14が発する光は、例えば陽極11などを透過して基板5側に放出される。
As will be described later, depending on the color emitted by the
次に、図1、図2および図3を用いて、本実施の形態の蒸着装置を用いた蒸着工程について説明する。図2は、本実施の形態の蒸着装置を構成する真空蒸着ラインであるマルチチャンバ100の平面視における概略図である。 Next, the vapor deposition process using the vapor deposition apparatus of this Embodiment is demonstrated using FIG.1, FIG.2 and FIG.3. FIG. 2 is a schematic view in a plan view of the multi-chamber 100 which is a vacuum vapor deposition line constituting the vapor deposition apparatus of the present embodiment.
有機EL発光素子10を形成する際には、まず、図3に示す基板5を用意し、その主面に薄膜トランジスタ9を形成した後、絶縁膜18を形成してから絶縁膜18の上面を研磨して平坦化する。その後、絶縁膜18を貫通するコンタクトホールを形成した後、陽極11および画素分離バンク19を順に形成する。画素分離バンク19は陽極11を覆うように形成された後、一部を開口することで陽極11の上面を一部露出する絶縁膜である。画素分離バンク19は絶縁膜18上に膜状に形成されており、陽極11の開口部の側面は、陽極11側から陰極17側に広がるようにテーパーを有している。基板5上の薄膜トランジスタ9、絶縁膜18、陽極11および画素分離バンク19は、蒸着法を用いずに形成する。
When forming the organic EL light emitting device 10, first, the
この後の工程では、以下に説明するように、図2に示すマルチチャンバ100およびマルチチャンバ100を構成する各成膜チャンバ2c、つまり図1に示す真空蒸着装置1を用いて、蒸着法による成膜を行う。
In the subsequent steps, as will be described below, the multi-chamber 100 shown in FIG. 2 and each
まず、上記工程を経て陽極11(図3参照)が形成された基板5をマルチチャンバ100(図2参照)内に搬送する前に、基板5を純水などを用いて洗浄した後、乾燥工程を行う。その後、基板5に対してプラズマ洗浄またはUVオゾン洗浄などを行うことで、基板5の表面の改質と有機物の残渣などの除去を行う。
First, before the
次に、図2に示す基板真空蒸着ラインの入り口に相当するロードロックチャンバ2a内に基板5を一枚配置する。なお、基板5はガラス基板であるものとし、ここでは平面視において矩形の形状を有している。図2に示すように、マルチチャンバ100は例えば3つの搬送チャンバ2bを、仕込み室、つまり待機室であるロードロックチャンバ2aを介して直列に接続した構造を有しており、各搬送チャンバ2bの側面には、複数の成膜チャンバ2cが接続されている。搬送チャンバ2bは、平面視において多角形の形状を有している。
Next, one
搬送チャンバ2bと、搬送チャンバ2bに隣接するロードロックチャンバ2aまたは成膜チャンバ2cとの間には、開閉により搬送チャンバ2bと、ロードロックチャンバ2aまたは成膜チャンバ2cとの雰囲気を隔離するゲートバルブ6が介在している。ゲートバルブ6により、各チャンバのそれぞれを密閉することが可能である。各ゲートバルブ6は、ゲートバルブ6を挟んで配置されたチャンバ間において基板5を搬送する際に開けられ、それ以外の時には閉じている。
Between the
基板5に対する複数の蒸着膜の積層工程は、マルチチャンバ100内を、例えば図2の上側から下側に順に基板5を搬送し、その間に複数の成膜チャンバ2c内で蒸着膜を成膜することで行われる。このとき、搬送チャンバ2b内、成膜チャンバ2c内、および、隣り合う搬送チャンバ2b間のロードロックチャンバ2a内はいずれも、常に真空状態であることが好ましい。これは、基板5の表面に発光不良の原因となる異物が付着すること、または素子寿命低下の原因となる膜表面の汚染を、真空状態で搬送を行うことで防ぐためであり、また、各チャンバに基板を搬入する度に、各チャンバ内のガスを排気する工程を省き、スループットを向上させるためである。
In the stacking process of the plurality of vapor deposition films on the
搬送チャンバ2b内の真空状態を保つため、マルチチャンバ100内に基板5を搬入する際には、まず、搬送チャンバ2bとはゲートバルブ6により隔離されたロードロックチャンバ2a内に基板5を待機させる。その後、密閉されたロードロックチャンバ2a内を排気する。これにより、当該ロードロックチャンバ2a内を、隣接する搬送チャンバ2b内と同様の真空状態にしてから、基板5を当該搬送チャンバ2b内に搬入する。このようにすることで、搬送チャンバ2b内の気圧が高まること、および搬送チャンバ2b内に異物が侵入することを防ぐことができる。
In order to keep the vacuum state in the
なお、ここでは基板5は図2の上側から下側に順に移動しながら複数の蒸着工程を行うものとして説明する。つまり、基板5は最初に図2の一番上に示すロードロックチャンバ2aに搬入され、最後には図2の一番下に示すロードロックチャンバ2aから他の装置へ搬出される。搬送チャンバ2bおよびロードロックチャンバ2a間、並びに、搬送チャンバ2bおよび成膜チャンバ2c間の基板5の受け渡しは、搬送チャンバ2b内に配置された搬送用のロボットアーム8により行う。
Here, it is assumed that the
ロボットアーム8は例えば、処理済みの基板5を取り出し、未処理の基板5を成膜チャンバ2c内に入れるために用いられる。図2では各搬送チャンバ2b内にそれぞれ一つのロボットアーム8を示しているが、ロボットアーム8は各搬送チャンバ2b内に2本以上配置されていてもよい。また、図2では基板5を保持しているロボットアーム8の一部であって、基板5に遮蔽されている部分を透過して示している。
For example, the
ロボットアーム8が搬送チャンバ2b内に複数存在すれば、一つの搬送チャンバ2bおよび当該搬送チャンバ2bの側面に接続された成膜チャンバ2cを用いて、複数の基板5を同時に処理して蒸着膜を形成することができる。したがって、有機EL発光体の製造効率を高めることができる。このように基板5を並列処理する場合には、各搬送チャンバ2bに隣接する複数の成膜チャンバ2cのうち、同じ工程を行う成膜チャンバ2c、つまり、同じ膜を成膜するために用いられる成膜チャンバ2cを2つ以上設けることが考えられる。
If there are a plurality of
つまり、例えば発光層14(図3参照)を形成するための成膜チャンバ2cを、一つの搬送チャンバ2bに二つ接続することが考えられる。これにより、2枚の基板5を並列処理することができる。特に、蒸着法による成膜に時間がかかる膜を形成する成膜チャンバ2cを上記のように複数設けることで、製造効率を高めることができる。上記のように並列処理をせず、一つの搬送チャンバ2bおよびそれに接続された成膜チャンバ2cに対して1枚ずつ基板5を処理する場合には、各搬送チャンバ2bに接続される成膜チャンバ2cは、同一工程に用いる成膜チャンバ2cを複数設ける必要はない。つまり、各搬送チャンバ2bに接続される成膜チャンバ2cは、全て別の膜を成膜するために用いられるチャンバとすることができる。
That is, for example, two
次に、基板5をロボットアーム8により搬送チャンバ2b内から成膜チャンバ2c内に搬入し、当該成膜チャンバ2cのゲートバルブ6を閉じて蒸着工程を行う。蒸着工程では、図1を用いて上述したように、蒸発源4を構成するルツボ22内の蒸着材料21を、ルツボ22を介してヒータ23により加熱して気化させ、開口部34から基板5に向かって蒸着材料21の粒子を飛ばすことで蒸着膜の成膜を行う。このとき、基板5の蒸着対象面に沿うように蒸発源4を走査させながら成膜を行うことで、蒸着膜を均一な膜質および膜厚で形成する。蒸着工程では、蒸発源4が、平面視における基板5の端部から一方の端部まで例えば1往復または2往復する間に蒸着材料21を吹き付けることで成膜を行う。
Next, the
なお、後述するように、本願ではルツボ22はヒータ23から直接加熱される他、ヒータ23またはルツボ22からの輻射熱を、第2加熱手段である傾斜反射板41により反射し、これにより反射した熱線、つまり赤外線をルツボ22の長手方向の端部に照射することによっても加熱される。
As will be described later, in this application, the
上記のようにして表面上に蒸着膜が成膜された基板5は、図2に示すロボットアーム8により搬送チャンバ2bに搬入され、次の成膜チャンバ2cにおいて成膜処理を行う。このようにして一または複数の成膜チャンバ2cで蒸着工程を経た基板5は、ロードロックチャンバ2aを介して次の搬送チャンバ2bに搬送され、以下同様の成膜処理を行う。
The
次に、上記の複数の成膜チャンバ2cによる蒸着膜の積層工程により、有機EL発光素子10を構成する蒸着膜を形成する手順を以下に図3を用いて説明する。
Next, a procedure for forming a vapor deposition film constituting the organic EL light-emitting element 10 by the vapor deposition film stacking process in the plurality of
ここではまず、図3に示す陽極11上に正孔注入層12から電子注入層16を真空蒸着法により形成する。正孔注入層12、正孔輸送層13、色別発光層14a、発光層14、電子輸送層15および電子注入層16は、有機化合物または無機化合物からなる各膜を、一層毎に真空蒸着法により成膜する。これにより、陽極11上に積層構造体を形成する。その後、マグネシウム(Mg)、銀(Ag)またはアルミニウム(Al)などの金属膜を電子注入層16上に真空蒸着法により形成し、当該金属膜からなる陰極17を設ける。つまり、陰極17は例えばマグネシウム(Mg)を主に含み、さらに銀(Ag)を含む合金からなる。
Here, first, the
発光効率を高める画素単位での蒸着膜の塗り分けでは、例えば蒸着工程の際に特定の画素電極、つまり特定の陽極11に対応した開口を持つシャドウマスクで基板5を覆う。これによりシャドウマスクを基板5の表面に密着させ、シャドウマスクから露出した基板5の面に蒸着膜を成膜することで、色別発光層14aを形成する。シャドウマスクと基板5との位置合わせをする際には、位置の誤差を5μm以下とする。なお、発光層14が、白色または青色の発光の場合、基板5の絶縁膜または封止ガラス基板20上にカラーフィルタまたは色変換フィルタを形成してもよい。
In the separate application of the vapor deposition film in units of pixels for improving the light emission efficiency, for example, the
以上のようにして、図2に示す複数の成膜チャンバ2cのそれぞれにおいて一層ずつ蒸着膜を形成し、上記積層体を形成することで、有機EL発光素子10を形成する。なお、基板5上において、有機EL発光素子10の形成前に薄膜トランジスタ9によりアレイ回路を形成し、有機EL発光素子10の各陽極11と接続させれば、鮮明かつ高速応答に対応したディスプレイを製作可能である。
As described above, the organic EL light-emitting element 10 is formed by forming the deposited film one by one in each of the plurality of
図2を用いて説明したマルチチャンバ100内に基板5を搬入してから、陰極17(図3参照)形成までは、搬送工程を含めた全ての工程を真空下で行い、基板5を大気に触れさせないようにする。有機EL発光素子10が形成された基板5は、図2の一番下に示す最後の搬送チャンバ2bから、その下に隣接するように示されたロードロックチャンバ2aを介して、マルチチャンバ100の外部に接続された別の装置(図示しない)内に搬送される。当該別の装置内では、真空または窒素ガス雰囲気で、図3に示す封止ガラス基板20を貼り付けて素子が空気に触れないようにする。
From the loading of the
その後、基板5をダイシングなどにより個片化し、表示装置のパネルとして使用することが可能な本実施の形態の有機EL発光体が完成する。
Thereafter, the
次に、本願の特徴を有する蒸発源4について、図4、図5および図6を用いて説明する。図4は本実施の形態の蒸着装置の要部断面図であり、図5は本実施の形態の蒸着装置の要部平面図であり、図6は本実施の形態の変形例である蒸着装置の要部断面図である。
Next, the
図4に、本実施の形態の蒸着装置の要部断面図を示す。図4には、蒸発源4の内部構造の詳細を示している。蒸発源4内には、蒸気の噴出孔である開口部34を複数有し、蒸着材料21を封入しているルツボ22が配置されている。蒸発源4の内部にはルツボ22を加熱するための第1加熱手段であるヒータ23が設けられ、ヒータ23に通電することでヒータ23を発熱させ、ルツボ22および蒸着材料21を加熱する。図4および図6では、図1と同様にルツボ22の一部の側面図と他の一部の断面図を示しており、また、傾斜反射板41の断面にはハッチングを付していない。
FIG. 4 shows a cross-sectional view of a main part of the vapor deposition apparatus of the present embodiment. FIG. 4 shows details of the internal structure of the
また、加熱の効率の向上を図るため、蒸発源4の内部にルツボ22およびヒータ23を取り囲むように断熱手段である断熱板40を複数設けている。具体的には、各断熱板40は、平面視において第1方向に延在する矩形形状を有するルツボ22の側面および底面のそれぞれの面に沿って配置されている。つまり、断熱板40を、ルツボ22の上面を除く各面と、ハウジング27との間に配置することで、ヒータ23により発生する熱がハウジング27外に放熱されることを防ぎ、ハウジング27内のルツボ22の加熱効率を向上させることを可能としている。
In order to improve the heating efficiency, a plurality of
図4に示す例では抵抗加熱方式を示しているが、加熱手段は抵抗加熱方式、ランプ方式など、いずれの方式を用いてもよい。図4のヒータ23では発熱体を一定ピッチで蛇行させるようにして、加熱時のルツボ22の長手方向の温度の均一化を図っている。ただし、後述するように、ルツボ22の長手方向における端部は比較的冷えやすいため、当該端部に隣接する領域にヒータ23を密に配置し、比較的冷えにくいルツボ22の中央近傍に隣接するヒータ23を疎に配置して発熱量に差をつけても構わない。このようなヒータ23の密または疎の差は、例えば、蛇行するヒータ23の第1方向におけるピッチを調整することで設けることができる。これにより、ヒータ23は均等にルツボ22を加熱することができる。
Although the resistance heating method is shown in the example shown in FIG. 4, any method such as a resistance heating method or a lamp method may be used as the heating means. In the
なお、ヒータ23はルツボ22の第1方向に延在する側面のみならず、ルツボ22の側面であって、第1方向に直交してルツボ22の上面に沿う方向である第2方向に沿う側面に隣接して配置されていてもよい。また、ヒータ23はルツボ22の底面に沿って配置されていてもよい。
The
断熱板40の材料は、図4に示すように、熱伝導性の低いいわゆる断熱材を用いることができる。また、変形例として図6に示すように、断熱手段には、複数の平行平板を互いに非接触で配置したリフレクタ24を用いてもよい。複数重なるように配置するリフレクタ24のそれぞれを非接触としているのは、重ねるように配置されたリフレクタ24同士が接触していると、リフレクタ24を介して熱がハウジング27側に伝導によって放熱されてしまうためである。つまり、高真空下にある真空チャンバ2(図1参照)内において、各リフレクタ24は離間させれば、重なり合うリフレクタ24間において熱を伝達する媒体を低減することができ、断熱効果を向上させることができる。
As a material of the
図6に示すリフレクタ24の断熱効率をより高めるには、リフレクタ24を構成する平板の表面を鏡面または鏡面に準じた平滑面に研磨することが望ましい。また、当該断熱効率をより高めるために、リフレクタ24を構成する平板の表面が、金(Au)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、または銅(Cu)などの輻射率の低い金属により構成されていることが望ましい。上記平板の材料には、石英(SiO2)、セラミックス、ステンレス鋼、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)またはグラファイト(C)などを用いることが考えられる。ただし、さらに断熱効率を上げるには、上記平板の表面を金、銀、アルミニウムまたは銅などの輻射率の低い金属でリフレクタ24をコーティングすることが望ましい。
In order to further improve the heat insulation efficiency of the
図4では、ルツボ22の底面と断熱板40との間に、輻射熱の反射面を有する傾斜反射板41を複数配置している。本実施の形態の大きな特徴は、第2加熱手段である傾斜反射板41を設けていることにある。図6に示す反射板であるリフレクタ24の各主面は、ルツボ22の側面などの表面、または、当該表面に沿うように配置されたヒータ23に対して平行に配置されている。これに対し、傾斜反射板41は、ルツボ22の側面、底面またはこれらの表面に沿って蛇行するヒータに対して傾斜した角度で配置されている。
In FIG. 4, a plurality of inclined reflecting
つまり、傾斜反射板41はルツボ22の外側の側面または底面に沿って配置された板状の構造体からなる。また、傾斜反射板41はルツボ22の外側の側面または底面、つまり第2の面に対し傾斜して配置され、傾斜反射板41の一の面がルツボ22の第1方向における一方の端部に向くように配置されている。
That is, the inclined reflecting
ここでは、各傾斜反射板41の反射面、つまり第3の面は、第1方向におけるルツボ22の端部であって、各傾斜反射板41から近い方の端部に向くように傾斜している。つまり、第1方向に並んで配置された複数の傾斜反射板41のうち、第1方向におけるルツボ22の中心部の近傍の傾斜反射板41は、同方向におけるルツボ22の端部の近傍の傾斜反射板41に比べて、ルツボ22の側面に対する傾斜角が大きい。ここでいう傾斜角とは、ルツボ22の一の面、つまり第2の面と、その面に沿うように設けられた傾斜反射板41とのなす角度である。
Here, the reflective surface of each inclined reflecting
したがって、第1方向に並ぶ複数の傾斜反射板41のうち、第1方向における中央部から、同方向の端部に近づくにつれて、傾斜反射板41の傾斜角は小さくなる。このため、第1方向におけるルツボ22の端部の近傍の傾斜反射板41は、上記第2の面に対して並行に近い、または並行な角度で配置され、同方向におけるルツボ22の中央部近傍の傾斜反射板41の傾斜角は、上記第2の面に対して垂直に近くなる。つまり、傾斜反射板41の傾斜角は、第1方向におけるルツボ22の中央部から端部に近づくにつれ、徐々に小さくなる。
Therefore, the inclination angle of the inclined reflecting
これにより、ルツボ22またはヒータ23から放出される熱線は、当該熱線が放出された箇所に対向する位置の傾斜反射板41、断熱板40またはリフレクタ24(図6参照)などに反射して熱線が放出された箇所に返ってくる成分よりも、傾斜反射板41により反射されてルツボ22の長手方向の端部側へ向けて照射される成分の方が多くなる。
As a result, the heat rays emitted from the
つまり、ルツボ22またはヒータ23から放出される熱線は、対向する面により反射され、放出された箇所に戻ってくるのでなく、その多くは傾斜反射板41に反射され、ルツボ22の長尺方向の端部方向に集中して照射される。したがって、ルツボ22またはヒータ23から放出される熱線は、第1方向に延在するルツボ22の中央部よりも、第1方向におけるルツボ22の端部に多く照射される。
That is, the heat rays emitted from the
このように、ルツボ22の両端部は中央部に対して多くの熱線を集めることができ、当該熱線によりルツボ22の端部を集中的に加熱することができるため、ルツボ22の端部温度が低下することを防ぐことができる。また、図5の平面図に示すように、複数の傾斜反射板41をルツボ22の長手方向に延在する両側面に対向するように配置している。これにより、図4に示すルツボ22の下部からの輻射熱を反射するのみでなく、ルツボ22の側面側からも輻射熱をルツボ22の端部に熱線を照射することで、より効率的にルツボ22の端部を加熱することができる。
Thus, both ends of the
なお、図5では、ヒータ23をルツボ22の第1方向に延在する側面に隣接して配置する構成を示しているが、ヒータ23は、第1方向に直交してルツボ22の上面に沿う方向である第2方向に沿うルツボ22の側面にも配置することができる。また、図5に示すように、傾斜反射板41はルツボ22およびヒータ23から離間して配置されており、例えば、ヒータ23はルツボ22の側面に接して配置されている。
5 shows a configuration in which the
ここで、比較例である蒸着装置の断面図を図10に示す。図10は図1に示す本実施の形態の蒸着装置とほぼ同様の構造を有しているが、比較例は、蒸発源4内に傾斜反射板41が設けられていない点で本実施の形態と異なる。
Here, FIG. 10 shows a cross-sectional view of a vapor deposition apparatus as a comparative example. 10 has substantially the same structure as the vapor deposition apparatus of the present embodiment shown in FIG. 1, but the comparative example is different from the present embodiment in that the
図10に示す蒸発源4において、1方向に長い形状を有する容器からなる長尺のルツボ22は、傾斜反射板41(図4および図1参照)が無い場合、長手方向の両端が冷えやすく、中央の温度が高くなる傾向がある。これは、ルツボ22の長手方向である第1方向における中央部分に、同方向の両脇から熱エネルギーが注入されるのに対し、ルツボ22の長手方向における端部では、片側から熱エネルギーが注入されるが、もう一方の片側で輻射による熱の放出が生じるためである。これによりルツボ22の温度分布が不均一になると、長尺のルツボ22から放出される蒸着材料の放出量などが場所によってばらつくため、均一な成膜が困難となる問題が生じる。
In the
また、上記のようにルツボ22の中央部が端部よりも高温になると、当該中央部の内部の蒸着材料21(図4参照)が、当該端部の内部の蒸着材料21に比べて短い時間で気化するため、ルツボ22内の蒸着材料21が均一に消費されなくなる。この場合、ルツボ22内の蒸着材料21の中央部が端部より先に無くなるため、ルツボ22内に蒸着材料21が残っているにも関わらず、ルツボ22内の蒸着材料21を新しいものに交換しなければならない。したがって蒸着材料21の交換サイクルが短くなり、製造コストが増大する問題が生じる。
Moreover, when the center part of the
上記の問題を解決するための一つの方法としては、熱伝導性の高い支持体などの放熱体を、長尺なルツボの長手方向の中央部の外壁に接触させる方法、または、当該中央部の近傍の断熱板を薄くする方法などを用いることが考えられる。これらの方法では、高温になりやすい領域であるルツボの中央部の熱を部分的に蒸発源の外部に放出させることで、ルツボの温度のばらつきを低減させ、ルツボ内の蒸着材料の蒸発量を均一化させる。 As one method for solving the above problem, a heat radiator such as a support having high thermal conductivity is brought into contact with the outer wall of the central portion in the longitudinal direction of the long crucible, It is conceivable to use a method of thinning a nearby heat insulating plate. In these methods, the heat at the center of the crucible, which is a region that is likely to become high temperature, is partially released outside the evaporation source, thereby reducing variations in the temperature of the crucible and reducing the evaporation amount of the vapor deposition material in the crucible. Make uniform.
しかし、これらのような方法を用いた場合、加熱手段による熱エネルギーの一部を常に外部に放出し続けることとなるため、熱エネルギーおよび電力エネルギーの損失が大きい。また、外部に熱を逃がすための部材の形状、個数などを試作により適正化する必要があり、新規に開発する場合では、短期間の実用化は困難である。したがって、ルツボを部分的に放熱する手法では、蒸着装置の製造コストが増大する結果、蒸着法により成膜を行なって形成される半導体装置などの製造コストが増大する問題が生じる。 However, when these methods are used, a part of the heat energy by the heating means is always released to the outside, so that the loss of heat energy and power energy is large. In addition, it is necessary to optimize the shape and number of members for releasing heat to the outside by trial production, and in the case of newly developing, it is difficult to put it into practical use in a short time. Therefore, in the method of partially radiating the crucible, the manufacturing cost of the vapor deposition apparatus increases. As a result, there arises a problem that the manufacturing cost of a semiconductor device or the like formed by film formation by the vapor deposition method increases.
また、ルツボ内の温度がばらつく問題を解消する他の方法としては、放熱しやすい部分に対して加熱手段の熱源の発熱を強化することによって、ルツボの温度の均一化を図ることが考えられる。具体的には、加熱手段の熱源の部分的な発熱の強弱を、ヒータの疎密の変更により調整することが考えられる。このようにヒータの疎密の調整によりルツボ22を均等に加熱しても、ルツボ22の第1方向における端部が冷えやすいことに変わりはない。したがって、ルツボ22の端部を中央部よりも集中的に加熱する手段が必要となる。
Further, as another method for solving the problem that the temperature in the crucible varies, it is conceivable to make the temperature of the crucible uniform by strengthening the heat generation of the heat source of the heating means for the part that easily radiates heat. Specifically, it is conceivable to adjust the intensity of partial heat generation of the heat source of the heating means by changing the density of the heater. Thus, even if the
さらに、ヒータに疎密の差を設ける場合、ヒータの試作を何度か繰り返し、適正なヒータを製作する必要がある。この方法では、ヒータの製作にコストと期間を要するため、新規に開発する場合、短期間の実用化は困難である。 Furthermore, when providing a difference in density between the heaters, it is necessary to manufacture a proper heater by repeating the prototype of the heater several times. This method requires cost and time to manufacture the heater, so that it is difficult to put it into practical use in a short time when newly developing.
上記のように、エネルギー損失または製造コストが増大する方法に対しては、熱損失が少なく、低コストで、かつルツボ22内の温度を均一に保つことができる蒸着源を実現する必要がある。そこで本実施の形態では、図4に示すルツボ22またはヒータ23から放出される熱線を、傾斜反射板41を用いてルツボ22の端部に反射させて加熱に利用する。したがって、上記の方法のように熱を外部に放出していないため、熱エネルギーの損失が抑えられ、電力エネルギーの消費を抑えることができ、エネルギー効率の高い加熱が実現できる。
As described above, for a method that increases energy loss or manufacturing cost, it is necessary to realize a vapor deposition source that is low in heat loss, low in cost, and capable of keeping the temperature in the
また、ルツボ22の端部の温度を調整する場合、本実施の形態の蒸着装置では、傾斜反射板41における熱線の反射状態を調整することになる。この温度調整は、傾斜反射板41の各反射面の角度を調節するだけで行える。したがって、放熱体の交換またはヒータの交換により温度調整を行う上記の方法に比べて、極めてルツボ22の温度調整が容易であり、かつ安価にルツボ22の温度調整が可能である。また、蒸着装置を大量生産する場合も、傾斜反射板41の形状寸法または表面状態などで加工、検査できるため、蒸着装置の生産性を高めることができる。したがって、蒸着装置の量産性を向上させることができる。
Moreover, when adjusting the temperature of the edge part of the
傾斜反射板41の表面は、図6に示すリフレクタ24と同様に主面が鏡面または鏡面に準じた平滑面に加工されていることが望ましく、また、低輻射率素材が少なくとも表面に用いられていることが望ましい。つまり、傾斜反射板41の材料には、石英(SiO2)、セラミックス、ステンレス鋼、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)またはグラファイト(C)などを用いることが考えられる。ただし、反射効率を上げるには、傾斜反射板41の表面を金(Au)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、または銅(Cu)などの輻射率の低い金属でコーティングし、また鏡面加工することが望ましい。
As for the surface of the
上記のように、図6に示すリフレクタ24と、図4に示す傾斜反射板41とは同じ材料、同じ表面状態により構成されている。つまり、傾斜反射板41は断熱板であるリフレクタ24と同じく断熱材の一部であるといえる。
As described above, the
上記のように傾斜反射板41をコーティングすることで、傾斜反射板41を構成する材料が窒化することを防ぐことができる。また、金およびアルミニウムは特に赤外線の反射率が高いため、傾斜反射板41の表面をコーティングする材料として好ましい。
By coating the
また、傾斜反射板41の表面が鏡面加工されていれば、傾斜反射板41に照射された熱線が乱反射することを防ぐことができる。これにより、ヒータ23またはルツボ22からの輻射熱を、より効率的にルツボ22の端部に照射することができ、ルツボ22内の温度を容易に均一化することができる。また、ここでは傾斜反射板41は複数配置されているが、板金により形成した一体ものの形状としてもよい。また、平板の一部をルーバー状に形成してもよい。
Moreover, if the surface of the inclined reflecting
上記のように、本実施の形態では図4に示すハウジング27内の断熱板40とルツボ22との間に複数の傾斜反射板41を配置している。この傾斜反射板41により、ヒータ23またはルツボ22からの輻射熱を反射することで、ルツボ22の中央部に比べて温度が低くなりやすいルツボ22の長手方向の端部を、集中的に加熱することができる。すなわち、傾斜反射板41により反射した熱線を、比較的高温になりやすいルツボ22の中央部よりも、当該中央部よりも温度が低くなりやすいルツボ22の端部に対してより多く照射することができる。
As described above, in the present embodiment, a plurality of inclined reflecting
これにより、ルツボ22内の蒸着材料21の温度が場所によって不均一になることを防ぐことができる。したがって、第1方向に延在するルツボ22の上面に複数配置された開口部34から放出される蒸着材料21の蒸気の量を、各開口部34のいずれの箇所においても均一にすることができる。よって、蒸着工程において、基板5に対して均一な膜厚での成膜を行うことができるため、蒸着装置の信頼性を向上させることができる。
Thereby, it can prevent that the temperature of the
なお、ここでは、ヒータ23の発する輻射熱を傾斜反射板41により効率よくルツボ22の端部に照射するため、ルツボ22と傾斜反射板41との間にヒータ23を配置している。
Here, the
これに対し、仮にヒータ23およびルツボ22が離間し、それらの間に傾斜反射板41が配置されていたとしても、ヒータ23によりルツボ22を加熱することは可能である。よって、このような場合でも、加熱されたルツボ22からの輻射熱を傾斜反射板41が反射することで、ルツボ22の端部を集中的に加熱し、ルツボ22内の温度を均一にする効果を得ることは可能である。
On the other hand, even if the
(実施の形態2)
前記実施の形態1では、図5に示す反射面を有する傾斜反射板41を複数配置することにより、ルツボ22端部の温度が低下することを防止する構成について説明した。この方法では、試作段階では傾斜反射板41の向きを調節することにより、ルツボ22の温度調整を容易に行うことができる。しかし、ルツボ22の端部よりも中央部に近い位置に配置された傾斜反射板41が反射した熱線の一部は、当該傾斜反射板41よりもルツボ22の端部側に配置された他の傾斜反射板41の背面に当たり、ルツボ22に直接到達できない場合がある。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the configuration that prevents the temperature at the end of the
また、傾斜反射板41を複数容易する場合、蒸発源4を製造する際、傾斜反射板41を複数製造して用意し、それらの傾斜反射板41をそれぞれハウジング27内に設置するため、製造工程が煩雑となる。
Further, when a plurality of
ここで、本実施の形態の蒸着装置の蒸発源4の要部平面図を図7に示す。蒸着装置の構成は前記実施の形態1とほぼ同様であるが、熱線を長尺なルツボ22の端部へ反射する反射板の構造が、前記実施の形態1とは異なる。
Here, the principal part top view of the
図7に示すように、ここでは、ルツボ22の延在する第1方向の中心に対して線対称な曲面を有する1枚の反射板42を、前記実施の形態1の図4に示す複数の傾斜反射板41の代わりに配置している。反射板42は、例えば放物線状の曲面を有しており、ルツボ22が延在する方向である第1方向において、中心部が最もルツボ22に近く、同方向における端部が最もルツボ22から離れた形状を有している。
As shown in FIG. 7, here, a plurality of reflecting
なお、図示はしていないが、反射板42の面は曲面でなくてもよい。この場合、反射板42は、ルツボ22の端部方向に向く平面を複数繋ぎ合わせた多角構造を有する板とすることが考えられる。反射板42の反射面、つまり第3の面が二つの曲面であっても複数の平面であっても、反射板42はルツボ22の面に対して第1方向における中央部が凸な形状となる。
Although not shown, the surface of the reflecting
つまり、第1方向における反射板42の中心部は鋭角な形状でルツボ22の中心部に向かって突出しており、同方向において、反射板42の端部に近づくほど、反射板42の面とルツボ22の側面は平行に近づく。つまり、反射板42の曲面は、反射板42と対向するヒータ23またはルツボ22の面から、当該面に対して垂直な方向に熱線が放出された場合、当該熱線が反射板42に反射してルツボ22の端部に集まるように形成されている。
That is, the central portion of the reflecting
このように、第1方向に直交する方向を対称軸として左右対称な曲面を有する反射板42を配置することで、前記実施の形態1と同様の効果が得られ、さらに、当該反射板42の各部で反射される熱線をルツボ22の第1方向における端部に無駄なく到達させることができる。すなわち、図5に示す傾斜反射板41では一部の傾斜反射板41に反射した熱線が他の傾斜反射板41に当たり、ルツボ22を効率的に加熱することができない場合が考えられるが、本実施の形態ではそれを防ぐことができる。これは、ルツボ22の一の面に対して反射板42を一枚のみ配置し、反射板42が反射した熱線が、他の反射板に遮られることなくルツボ22に到達せることができるためである。
As described above, by arranging the reflecting
反射板42の曲面は、ルツボ22の長手方向に沿う側面の法線方向に発せられた熱線がルツボ22端部の近傍に到達するように、計算して形状を設計することで、さらにルツボ22端部の加熱効率を向上させることができる。なお、平面図である図7では、ルツボ22の側面に対して曲面の反射板42を配置した例を示したが、図4と同様に、ルツボ22の底面に対して反射板42を配置しても、同様な効果を得ることができる。つまり、反射板42は、ルツボ22の側面または底面のうち少なくとも一つの面に対向するように配置される。
The curved surface of the reflecting
また、本実施の形態では配置する反射板42は形状が複雑でなく、さらに、前記実施の形態1に比べて枚数が少ないため、一度のプレス加工などで容易に製造が可能であり、蒸発源4内への設置も簡便に行うことができる。したがって、蒸着装置の製造コストを低減することができ、蒸着装置の量産性を向上させることができる。
Further, in the present embodiment, the reflecting
なお、反射板42は図4に示す傾斜反射板41と同様の材料で形成することができる。また、反射板42の表面を鏡面または鏡面に準じた平滑面に加工し、またはその表面を輻射率の低い金属でコーティングすることにより、より効率的に熱線を反射し、より効率的にルツボ22の端部を加熱することが可能となる。
The
(実施の形態3)
前記実施の形態1では、ヒータ23をルツボ22に近接させて配置し、ヒータ23と傾斜反射板41とが分離している例を示したが、以下では図8および図9に示すように、ヒータ23と傾斜反射板41が接している場合の例を示す。図8は、本実施の形態の蒸着装置の要部平面図であり、図9は本実施の形態の蒸着装置の要部断面図である。
(Embodiment 3)
In the first embodiment, the
図8では、ヒータ23の一部、つまりルツボ22の側面に沿って上下方向に延在する縦方向延在部分のヒータ23を示し、ヒータ23の他の一部、つまり当該縦方向延在部分同士を繋ぐ折り返し部分を示していない。図9は図8のA−A線における断面図であるため、図9では図4と異なり、ルツボおよびルツボ内の蒸着材料は図示していない。ただし、図9ではヒータ23および、ヒータ23に接する傾斜反射板41のみ側面図を示している。また、図1と同様に傾斜反射板41の断面にはハッチングを付していない。
In FIG. 8, a part of the
本実施の形態の蒸着装置の構成は、前記実施の形態1とほぼ同様であるが、以下に述べるように、蒸発源内においてルツボを加熱するヒータおよび傾斜反射板の配置が前記実施の形態1とは異なる。図8および図9に示すように、本実施の形態のルツボ22の側面とヒータ23とは離間しており、ヒータ23と傾斜反射板41とが接合されている。ただし、ルツボ22の底面側にはヒータ23を配置していないため、傾斜反射板41は単独で配置されている。なお、ルツボ22の底面側にヒータを配置している場合は、図8に示す構造と同様に、当該ヒータと傾斜反射板41とを接合させても構わない。
The configuration of the vapor deposition apparatus of the present embodiment is almost the same as that of the first embodiment. However, as described below, the arrangement of the heater and the inclined reflector that heats the crucible in the evaporation source is the same as that of the first embodiment. Is different. As shown in FIGS. 8 and 9, the side surface of the
ここでいう接合とは、傾斜反射板41とヒータ23とが接触した状態で固定されていることを指しており、傾斜反射板41とヒータ23は互いに接着されていてもよい。また、傾斜反射板41とヒータ23は、金具などで保持することにより互いに接触した状態で固定されていてもよく、また、互いに一体となっていてもよい。
The term “joining” as used herein indicates that the inclined reflecting
本実施の形態において、ルツボ22の長手方向である第1方向に複数並んで配置された傾斜反射板41のそれぞれは、前記実施の形態1と同様に、反射面がルツボ22の上記端部に向くように配置されている。また、複数の傾斜反射板41は、ルツボ22の側面および底面のそれぞれに沿うように、当該側面および底面と、断熱板40との間に配置されている。
In the present embodiment, each of the plurality of
なお、図8に示すように、ここでは第1方向におけるルツボ22の中央部の近傍のヒータ23には、隣接する箇所に傾斜反射板41を設けていない。これは、第1方向に延在するルツボ22の延在する長さが特に長い場合、ルツボ22の中央部の近傍のヒータ23に接触する傾斜反射板41を設けても、当該傾斜反射板41の面から放出される熱線はその殆どが、当該面とルツボ22の端部との間に配置された他の傾斜反射板41に遮られ、ルツボ22の端部を加熱することができないためである。
Here, as shown in FIG. 8, the
図9に示すように、ヒータ23は第1方向に蛇行しながら延在しており、ルツボ22の延在する側面に沿う方向であって第1方向に直交する縦方向に延在する縦方向延在部分を複数箇所に有している。また、第1方向において隣り合う縦方向延在部分同士は当該縦方向の一方の端部において、ヒータ23を構成する折り返し部分により接続されている。第1方向に複数並ぶ縦方向延在部分には、同方向におけるルツボ22の中央部近傍を除き、それれぞれ傾斜反射板41が接触して配置されている。
As shown in FIG. 9, the
この縦方向とは、傾斜反射板41が対向する第2の面、つまりルツボ22の第1方向に延在する一の面に沿う方向であって、第1方向に直交する第3方向である。つまり、ヒータ23は、第1方向に並ぶように複数配置された、第3方向に延在する部分を有している。
The longitudinal direction is a direction along the second surface facing the
ヒータ23はルツボ22の第1方向に延在する側面と、その側面に対向する断熱板40との間に配置されており、傾斜反射板41は、当該ヒータ23の上記縦方向延在部と、当該断熱板40との間に配置されている。つまり、傾斜反射板41に接触しているヒータ23の上記縦方向延在部は、当該傾斜反射板41に対してルツボ22側に配置されている。これは、ヒータ23がルツボ22を加熱することを、傾斜反射板41がヒータ23を遮蔽することで阻害することを防ぐためである。
The
ただし、ヒータ23とルツボ22の間に傾斜反射板41が配置されていたとしても、ヒータ23によりルツボ22を加熱することは可能である。したがって、加熱されたルツボ22からの輻射熱を傾斜反射板41が反射することでルツボ22の端部を集中的に加熱し、ルツボ22内の温度を均一にする効果を得ることは可能である。
However, even if the
また、ルツボ22の中央部は、第1方向の両端側から熱エネルギーが注入されて高温になりやすい場所であるため、当該中央部の近傍に傾斜反射板41を設けると、当該中央部がより高温になりやすくなることが考えられる。したがって、ここではルツボ22内の蒸着材料の温度のばらつきを抑えるために、当該中央部の近傍のヒータ23に接触する傾斜反射板41を設けていない。
Moreover, since the center part of the
上記のようなヒータ23、傾斜反射板41、断熱板40およびルツボ22の面との位置関係などの構成は、傾斜反射板41に接合されたヒータ23をルツボ22の底面側に配置した場合にも同様に適用される。この場合、ヒータ23を構成する上記縦方向延在部分の延在方向は、ルツボ22の底面に沿う方向であって、前記第1方向に直交する第2方向である。図9では、ルツボ22(図8参照)の底面側にヒータ23(図8参照)を設けない場合について図示しているので、ルツボ22の底面側の傾斜反射板41は、前記実施の形態1と同様に、ヒータ23とは接触せずに配置されている。
The arrangement of the
本実施の形態では、ヒータ23と傾斜反射板41とが接触した状態で接合されているため、ヒータ23が直接傾斜反射板41を加熱する。このため、傾斜反射板41自体が高温となり、ヒータ23の放熱板として機能するため、傾斜反射板41の面からルツボ22の長手方向の端部に向けて集中的に熱線を照射することができる。この場合、前記実施の形態1と同様の効果に加え、前記実施の形態1の構成よりも、ルツボ22の上記端部に集中的に熱線を照射することを可能とする効果を得ることができる。つまり、傾斜反射板41とヒータ23とが離間している場合に比べて、ルツボ22の端部への加熱効果がより大きくなる利点がある。
In the present embodiment, since the
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 Although the invention made by the present inventors has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
例えば、前記実施の形態では、ガラス基板上に有機EL発光体を形成する場合について説明したが、蒸着対象は半導体基板などの他の種類の基板でもよく、また、基板以外の対象物に蒸着膜を形成する蒸着装置においても、前記実施の形態1〜3に記載した構造を適用することができる。
For example, in the above-described embodiment, the case where the organic EL light emitter is formed on the glass substrate has been described. However, the vapor deposition target may be another type of substrate such as a semiconductor substrate, and the vapor deposition film may be formed on an object other than the substrate. The structure described in
また、前記実施の形態1では、図6に示すように断熱手段にリフレクタ24を用いる場合について説明したが、これは前記実施の形態2および3にも適用可能である。
In the first embodiment, the case where the
1 真空蒸着装置
2 真空チャンバ
2a ロードロックチャンバ
2b 搬送チャンバ
2c 成膜チャンバ
3 真空ポンプ
4 蒸発源
5 基板
6 ゲートバルブ
7 バルブ
8 ロボットアーム
9 TFT
10 有機EL発光素子
11 陽極(画素電極)
12 正孔注入層
13 正孔輸送層
14 発光層
14a 色別発光層
15 電子輸送層
16 電子注入層
17 陰極
18 絶縁膜
19 画素分離バンク
20 封止ガラス基板
21 蒸着材料
22 ルツボ
23 ヒータ
24 リフレクタ
25 熱電対
26 レートセンサ
27 ハウジング
34 開口部
40 断熱板
41 傾斜反射板
42 反射板
100 マルチチャンバ(真空蒸着ライン)
DESCRIPTION OF
10 Organic EL
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記ルツボの外部に配置され、前記ルツボを加熱する第1加熱手段と、
前記ルツボの外側において、前記ルツボの前記第1方向に延在する第2の面に沿って配置された板状の部材で構成され、前記第2の面に対し、前記ルツボの前記第1方向における一方の端部に向かって傾いた第3の面を有する第2加熱手段と、
を有する、蒸着装置。 A container for holding the vapor deposition material inside and heating the vapor deposition material, the crucible extending in the first direction, having an opening opened on the first surface thereof;
A first heating means disposed outside the crucible for heating the crucible;
The crucible is composed of a plate-like member disposed along the second surface extending in the first direction of the crucible outside the crucible, and the first direction of the crucible with respect to the second surface. A second heating means having a third surface inclined toward one end of
A vapor deposition apparatus.
前記第1加熱手段を加熱することにより加熱された前記ルツボまたは前記第1加熱手段の輻射熱を前記第2加熱手段の前記第3の面により反射し、
反射された前記輻射熱の熱線は前記ルツボの前記第1方向における中央部よりも端部により多く照射される、蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein
The radiant heat of the crucible heated by heating the first heating means or the first heating means is reflected by the third surface of the second heating means,
The reflected heat ray of the radiant heat is applied to the end portion of the crucible more than the center portion in the first direction.
前記第2加熱手段は複数の反射板により構成されており、前記複数の反射板のそれぞれの前記第3の面は、前記ルツボの前記第1方向における両端のうち、前記反射板に近い方の端部に向かって傾いている、蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein
The second heating means includes a plurality of reflecting plates, and each of the third surfaces of the plurality of reflecting plates is closer to the reflecting plate among both ends of the crucible in the first direction. A vapor deposition device that is inclined toward the edge.
前記第1加熱手段は前記ルツボと前記第2加熱手段との間に配置されている、蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein
The first heating unit is a vapor deposition apparatus disposed between the crucible and the second heating unit.
前記第2加熱手段は1枚の板より構成されており、
前記第3の面は、前記第1方向における中央部において前記ルツボ側に突出した曲面、または、前記第1方向における中央部において前記ルツボ側に突出した多角構造の複数の面を有する、蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein
The second heating means is composed of a single plate,
The third surface has a curved surface projecting toward the crucible side at a central portion in the first direction, or a plurality of surfaces having a polygonal structure projecting toward the crucible side at a central portion in the first direction. .
前記第2加熱手段を構成する前記板状の部材は、前記ルツボまたは前記第1加熱手段からの輻射熱を、前記ルツボの前記第1方向における端部に向けて反射し、前記ルツボを加熱する、蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein
The plate-like member constituting the second heating means reflects radiant heat from the crucible or the first heating means toward an end portion of the crucible in the first direction, and heats the crucible. Vapor deposition equipment.
前記第3の面は、鏡面または鏡面に準じた平滑面を有する、蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein
The said 3rd surface is a vapor deposition apparatus which has a smooth surface according to a mirror surface or a mirror surface.
前記第3の面は、石英、グラファイト、金属またはセラミックスにより構成されている、蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein
The said 3rd surface is a vapor deposition apparatus comprised with quartz, a graphite, a metal, or ceramics.
前記第2加熱手段は前記ルツボの外側に配置される断熱材の一部である、蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein
The said 2nd heating means is a vapor deposition apparatus which is a part of heat insulating material arrange | positioned on the outer side of the said crucible.
前記第1加熱手段と前記第2加熱手段が接合している、蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein
A vapor deposition apparatus in which the first heating means and the second heating means are joined.
前記第1加熱手段は、前記第1方向に直交する方向であって、前記第2の面に沿う第2方向に延在する複数の延在部分を前記第1方向に並べて有し、
前記複数の延在部分に前記第2加熱手段が接合している、蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 10.
The first heating means has a plurality of extending portions arranged in the first direction in a direction orthogonal to the first direction and extending in a second direction along the second surface,
The vapor deposition apparatus, wherein the second heating means is joined to the plurality of extending portions.
前記第1加熱手段を構成する前記複数の延在部分のうち、
前記第1方向における前記ルツボの中央部の近傍の前記延在部分には、前記第2加熱手段が接合していない、蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 11, wherein
Of the plurality of extending portions constituting the first heating means,
The vapor deposition apparatus, wherein the second heating means is not joined to the extended portion in the vicinity of the central portion of the crucible in the first direction.
前記第1加熱手段は、前記第1方向においていずれの領域のおいても均等に前記ルツボを加熱する、蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein
The first heating unit is a vapor deposition apparatus that heats the crucible evenly in any region in the first direction.
前記開口部は、前記第1の面において前記第1方向に並んで複数開口している、蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein
The said opening part is a vapor deposition apparatus opened in multiple numbers along with the said 1st direction in the said 1st surface.
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