JP2015209559A - 蒸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被蒸着部材に所望の膜厚で精度良く蒸発材料を成膜することができ、また、限られたスペースにより多くの蒸着材料を収納可能な蒸着装置を提供する。【解決手段】ドーパント材料Ｄを収納するルツボ４１と、ドーパント材料Ｄを蒸発させて蒸発粒子が発生するようにルツボ４１を加熱するヒーター４２と、前記蒸発粒子の放出量を検出する第二の検出手段６と、を備えてなる蒸着装置Ａである。ルツボ４１は、ドーパント材料Ｄを収納する有底筒状の収納部４１ａと、前記蒸発粒子を支持基板Ｂに向けて放出する第一のノズル４１ｂと、第一のノズル４１ｂと並置して設けられ前記蒸着粒子の一部を第二の検出手段６に向けて放出する第二のノズル４１ｃと、を備えてなる。【選択図】 図３

Description

本発明は、蒸着材料を蒸発させて被蒸着部材に蒸着させる蒸着装置に関するものである。

従来より、蒸着装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される蒸着装置は、蒸着材料を加熱・蒸発させる蒸発手段が、蒸着材料を蒸発させて得た蒸発材料を被蒸着部材に案内する主誘導管と、主誘導管から分岐されて主誘導管内の蒸発材料の一部を監視用として取り出す監視用誘導管と、を有するものである。

かかる蒸着装置によれば、蒸発材料の放出量の計測を精度良く行うことにより、被蒸着部材に所望の膜厚で精度良く蒸発材料を成膜することができる。

特開２００６−２２５７０６号公報

しかしながら、特許文献１に開示される蒸着装置は、監視用誘導管は蒸着材料を収納する主誘導管の側壁の途中から分岐されるため、分岐部以降も主誘導管内を移動し、被蒸着部材に向けて放出される蒸発材料と、監視用誘導管から蒸発レート検出手段に向けて放出される蒸発材料とでは温度などの条件が異なり蒸発材料の放出量を正確に検出するためにはなお改良の余地があった。また、監視用誘導管が主誘導管の途中から分岐するため、蒸発手段に蒸着材料を収納できるスペースは分岐部までに限られるという問題点があった。

そこで本発明は、前述の問題点に鑑み、被蒸着部材に所望の膜厚で精度良く蒸発材料を成膜することができ、また、限られたスペースにより多くの蒸着材料を収納可能な蒸着装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、前記課題を解決するため、蒸着材料を収納する収納容器と、前記蒸着材料を蒸発させて蒸発粒子が発生するように前記収納容器を加熱する加熱手段と、前記蒸発粒子の放出量を検出する検出手段と、を備えてなる蒸着装置であって、
前記収納容器は、前記蒸着材料を収納する有底筒状の収納部と、前記蒸発粒子を被蒸着部材に向けて放出する第一のノズルと、前記第一のノズルと並置して設けられ前記蒸着粒子の一部を前記検出手段に向けて放出する第二のノズルと、を備えてなることを特徴とする。

以上、本発明によれば、被蒸着部材に所望の膜厚で精度良く蒸発材料を成膜することができ、また、限られたスペースにより多くの蒸着材料を収納可能となる。

本発明の実施形態である蒸着装置を示す概観図である。 同上蒸着装置の第一の蒸着源を示す断面図である。 同上蒸着装置の第二の蒸着源を示す断面図である。

以下、本発明の第一の実施形態である蒸着装置Ａを添付図面に基づき説明する。なお、蒸着装置Ａは、異なる２種類の有機材料（蒸着材料）を同時に蒸着（共蒸着）して有機ＥＬ素子の発光層を成膜するものとする。図１は蒸着装置Ａを示す概観図である。

図１において、蒸着装置Ａは、排気ポート１を介して図示しない真空ポンプで高真空に排気された真空室２を有している。真空室２内の下側には、ルツボ等を有する第一の蒸着源３及び第二の蒸着源４が配置されている。また、真空室２内の上側には、第一の検出手段５と、第二の検出手段６と、基板ホルダ７と、回転機構８と、開閉機構９と、が配置されている。基板ホルダ７には、有機ＥＬ素子の形成面が下側、すなわち、第一，第二の蒸着源３，４を向くように被蒸着部材である支持基板Ｂが保持される。また、蒸着装置Ａは、第一の蒸着源３及び第二の蒸着源４の加熱調整を行う制御手段１０を備える。

第一の蒸着源３は、発光層の主たる有機材料となるホスト材料（蒸着材料）Ｈを収納し、被蒸着部材である支持基板Ｂに放出するものである。図２は、第一の蒸着源３を示す断面図である。第一の蒸着源３は、ルツボ（収納容器）３１と、ヒーター（加熱手段）３２と、熱遮蔽部材３３と、熱伝導遅延部材３４と、を備える。

ルツボ３１は、例えばモリブデン（Ｍｏ）やチタン（Ｔｉ）等からなり、有底の円筒状に形成され、ホスト材料Ｈを収納する。ルツボ３１は、上側、すなわち、支持基板Ｂ側に開口部３１ａを有する。

ヒーター３２は、ルツボ３１を取り巻くように巻回されるコイル状の電熱線からなる。

熱遮蔽部材３３は、例えばルツボ３１と同様の材料からなり、ルツボ３１と同様に有底の円筒形状に形成され、ルツボ３１及びヒーター３２を囲むように配設される。熱遮蔽部材３３は、ルツボ３１の開口部３１ａを露出させる開口部３３ａを有する。熱遮蔽部材３３は、ヒーター３２から外側に向かう熱をルツボ３１に向かって反射して加熱効率を高める。

熱伝導遅延部材３４は、例えば厚さが１ｍｍ程度のモリブデンやチタン等の金属材料からなり、円筒形状に形成され、ルツボ３１とヒーター３２との間に配設される。熱伝導遅延部材３４は、ヒーター３２から内側に向かう熱を受けることで、ルツボ３１に中央及び下側が加熱されるのを遅らせることでルツボ３１の上側が先に加熱されるように調整する。

第一の蒸着源３は、制御手段１０よりヒーター３２に電流が供給されるとヒーター３２が発熱し、放射熱によってルツボ３１を加熱してホスト材料Ｈを蒸発させて蒸発粒子を発生させる。ホスト材料Ｈの蒸発粒子は、図１の放出経路Ｊ１で示すようにルツボ３１の開口部３１ａから支持基板Ｂに向かって放出される。

第二の蒸着源４は、発光層に少量添加される有機材料であるドーパント材料（蒸着材料）Ｄを収納し、被蒸着部材である支持基板Ｂに放出するものである。図３は、第二の蒸着源４を示す断面図である。第二の蒸着源４は、ルツボ（収納容器）４１と、ヒーター（加熱手段）４２と、熱遮蔽部材４３と、熱伝導遅延部材４４と、を備える。

ルツボ４１は、例えばモリブデン（Ｍｏ）やチタン（Ｔｉ）等からなり、有底の円筒状に形成されドーパント材料Ｄを収納する収納部４１ａと、ルツボ４１の上側、すなわち、支持基板Ｂ側に位置する第一のノズル４１ｂと、第一のノズル４１ｂと並置される第二のノズル４１ｃと、を備える。第一，第二のノズル４１ｂ，４１ｃは、収納部４１ａの底部４１ｄと対向する位置に設けられ、ルツボ４１の上下方向での位置（底部４１ｄからの高さ）が略等しくなる（完全に等しくなる場合を含む）ように設けられている。

ヒーター４２は、ルツボ４１を取り巻くように巻回されるコイル状の電熱線からなる。

熱遮蔽部材４３は、例えばルツボ４１と同様の材料からなり、ルツボ４１と同様に有底の円筒形状に形成され、ルツボ４１及びヒーター４２を囲むように配設される。熱遮蔽部材４３は、ルツボ４１の第一，第二のノズル４１ｂ，４１ｃを露出させる開口部４３ａを有する。熱遮蔽部材４３は、ヒーター４２から外側に向かう熱をルツボ４１に向かって反射して加熱効率を高める。

熱伝導遅延部材４４は、例えば厚さが１ｍｍ程度のモリブデンやチタン等の金属材料からなり、円筒形状に形成され、ルツボ４１とヒーター４２との間に配設される。熱伝導遅延部材４４は、ヒーター４２から内側に向かう熱を受けることで、ルツボ３１に中央及び下側が加熱されるのを遅らせることでルツボ３１の上側が先に加熱されるように調整する。

第二の蒸着源４は、制御手段１０よりヒーター４２に電流が供給されるとヒーター４２が発熱し、放射熱によってルツボ４１を加熱してドーパント材料Ｄを蒸発させて蒸発粒子を発生させる。ドーパント材料Ｄの蒸発粒子は、その一部が図１における成膜用放出経路Ｊ２で示すようにルツボ４１の第一のノズル４１ｂから支持基板Ｂに向かって放出され、一部が図１における測定用放出経路Ｊ３で示すように第二のノズル４１ｃから第二の検出手段７に向かって放出される。

第一の検出手段５は、第一の蒸着源３から放出されるホスト材料Ｈの蒸発粒子の浮遊量（放出量）を検出するための水晶振動子式の膜厚センサからなる。第一の検出手段５は、ホスト材料Ｈの放出経路Ｊ１中に位置するように配設され、ホスト材料Ｈの蒸発粒子の浮遊量に応じた検出データを制御手段１０に出力する。

第二の検出手段６は、第二の蒸着源４から放出されるドーパント材料Ｄの蒸発粒子の浮遊量（放出量）を検出するための水晶振動子式の膜厚センサからなる。第二の検出手段６は、第二のノズル４１ｃから放出されるドーパント材料Ｄの測定用放出経路Ｊ３内に位置するように配設され、ドーパント材料Ｄの浮遊量に応じた検出データを制御手段１０に出力する。

基板ホルダ７は、真空室２の上側に配置され、支持基板Ｂを所定の位置で保持する保持部材である。なお、支持基板Ｂの有機ＥＬ素子形成面側には、蒸着エリアを画定するための蒸着マスクが配置されるが、図１においては図示を省略している。基板ホルダ７は、回転機構８の回転軸と連結される。

回転機構８は、ステッピングモータやサーボモータ等の回転駆動手段から構成され、その回転軸に基板ホルダ７が連結されている。回転機構８は、基板ホルダ７の平面の中心を軸として、基板ホルダ７及び支持基板Ｂを蒸着装置Ａの左右方向に所定の速度で回転させる。なお、回転機構８の回転パターンは図示しないコントロール装置によって設定される。

開閉機構９は、真空室２内の第一，第二の蒸着源３，４と基板ホルダ７との間に設けられるシャッター９ａの開閉動作を行うものであり、前記コントロール装置からの制御信号に基づいてシャッター９ａを開閉させる。シャッター９ａが放出経路Ｊ１、成膜用放出経路Ｊ２及び測定用放出経路Ｊ３を遮断している状態（閉状態）では蒸着が開始されず、シャッター９ａが放出経路Ｊ１、成膜用放出経路Ｊ２及び測定用放出経路Ｊ３を開放している状態（開状態）で蒸着が開始される。

制御手段１０は、第一，第二の検出手段５，６からの検出データを所定周期で入力し、入力した検出データに基づいてホスト材料Ｈ及びドーパント材料Ｄの蒸発粒子の浮遊量を算出し、この算出結果と予め設定される基準値とを比較し、この比較結果に基づいてヒーター３２，４２に対して電流量調整等のフィードバック制御を行い、ホスト材料Ｈ及びドーパント材料Ｄの成膜レートを制御する。

以上の各部によって蒸着装置Ａが構成されている。蒸着装置Ａによって、支持基板Ｂの有機ＥＬ素子形成面には、ホスト材料Ｈとドーパント材料Ｄとの混合層からなる発光層が形成される。

本実施形態における蒸着装置Ａは、ドーパント材料Ｄを収納するルツボ４１と、ドーパント材料Ｄを蒸発させて蒸発粒子が発生するようにルツボ４１を加熱するヒーター４２と、前記蒸発粒子の放出量を検出する第二の検出手段６と、を備えてなる蒸着装置であって、
ルツボ４１は、ドーパント材料Ｄを収納する有底筒状の収納部４１ａと、前記蒸発粒子を支持基板Ｂに向けて放出する第一のノズル４１ｂと、第一のノズル４１ｂと並置して設けられ前記蒸着粒子の一部を第二の検出手段６に向けて放出する第二のノズル４１ｃと、を備えてなる。

ドーパント材料Ｄは、発光層に少量添加される材料であるため、その浮遊量は極めて微量である。そのため、ドーパント材料Ｄを放出する第二の蒸着源４において、ドーパント材料Ｄの蒸着粒子を放出する放出経路が１つのみであると、第二の検出手段６の位置によってはドーパント材料Ｄの蒸着粒子が十分に届かず、精度良くドーパント材料Ｄの蒸着粒子の浮遊量を検出することができない。他方、１つの放出経路で第二の検出手段６に十分な蒸着粒子を放出すると、支持基板Ｂに蒸着しないドーパント材料Ｄの蒸着粒子の割合が増加し、ドーパント材料Ｄの利用効率が低下する。これに対し、本実施形態のように、第二の蒸着源４に、ドーパント材料Ｄの蒸着粒子の一部を支持基板Ｂに向けて放出する第一のノズル４１ｂと、ドーパント材料Ｄの蒸着粒子の一部を第二の検出手段６に向けて放出する第二のノズル４１ｃと、を設け、ドーパント材料Ｄの蒸着粒子の放出経路を２つに分けることで、第二の検出手段６に十分な量のドーパント材料Ｄの蒸着粒子を向けて検出精度を向上させることができ、また、支持基板Ｂに蒸着しないドーパント材料Ｄの蒸着粒子の割合を減らしてドーパント材料Ｄの利用効率を向上させることができる。なお、第一のノズル４１ｂは、膜厚の均一性や利用効率などの目的に応じて、所定の角度、長さ、ノズル径、形状で形成することができる。さらに、第一，第二のノズル４１ｂ，４１ｃは互いに並置されるため、第一，第二のノズル４１ｂ，４１ｃに到達するまでのドーパント材料の蒸着粒子の経路が等しく、第二のノズル４１ｃがルツボ４１の途中から分岐する場合と比較して、温度等が第一のノズル４１ｂと近い条件で第二のノズル４１ｃから第二の検出手段６に向けてドーパント材料Ｄの蒸着粒子を放出することができ、検出精度を向上させることができる。これにより、支持基板Ｂに所望の膜厚で精度良くドーパント材料Ｄを成膜することができる。また、ルツボ４１の途中に分岐部がないため、収納部４１内に多くのドーパント材料Ｄを収納することができる。

また、第一，第二のノズル４１ｂ，４１ｃは、収納部４１ａの底部４１ｄと対向するように設けられてなる。
これによれば、第一，第二のノズル４１ｂ，４１ｃを容易に並置することができる。

以上のように本実施形態について説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の追加、変更（構成要素の削除を含む）が可能であることはもちろんである。例えば、蒸着装置Ａにおいて、ホスト材料Ｈを放出する第一の蒸着源３についても本発明を適用してもよい。すなわち、第一の蒸着源３に、ホスト材料Ｈを収納する収納部と、ホスト材料Ｈの蒸着粒子を支持基板Ｂに向けて放出する第一のノズルと、第一のノズルと並置して設けられホスト材料Ｈの蒸着粒子を第一の検出手段５に向けて放出する第二のノズルと、を設けても良い。また、本発明は、発光層を形成する蒸着装置Ａのほか、有機ＥＬ素子を構成する他の層（正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層など）を蒸着によって形成する蒸着装置にも適用することができる。

本発明は、蒸着装置に好適である。

Ａ 蒸着装置
Ｂ 支持基板
Ｄ ドーパント材料
Ｈ ホスト材料
１ 排気ポート
２ 真空室
３ 第一の蒸着源
３１ ルツボ
３１ａ 開口部
３２ ヒーター
３３ 熱遮蔽部材
３４ 熱伝導遅延部材
４ 第二の蒸着源
４１ ルツボ
４１ａ 収納部
４１ｂ 第一のノズル
４１ｃ 第二のノズル
４１ｄ 底部
４２ ヒーター
４３ 熱遮蔽部材
４４ 熱伝導遅延部材
５ 第一の検出手段
６ 第二の検出手段
７ 基板ホルダ
８ 回転機構
９ 開閉機構
１０ 制御手段

Claims (2)

1. 蒸着材料を収納する収納容器と、前記蒸着材料を蒸発させて蒸発粒子が発生するように前記収納容器を加熱する加熱手段と、前記蒸発粒子の放出量を検出する検出手段と、を備えてなる蒸着装置であって、
   前記収納容器は、前記蒸着材料を収納する有底筒状の収納部と、前記蒸発粒子を被蒸着部材に向けて放出する第一のノズルと、前記第一のノズルと並置して設けられ前記蒸着粒子の一部を前記検出手段に向けて放出する第二のノズルと、を備えてなることを特徴とする蒸着装置。
2. 前記第一，第二のノズルは、前記収納部の底部と対向するように設けられてなることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。

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