JP2016006220A - 真空蒸着装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】真空下で被蒸着部材の表面に蒸着材料を付着させて薄膜を形成するための蒸着用容器1と、この蒸着用容器内の被蒸着部材に蒸着材料を導く材料供給装置3とを具備し、この材料供給装置を、粉体の蒸着材料が充填される材料充填容器11と、この材料充填容器内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置14と、この不活性ガス供給装置に設けられて不活性ガスの供給量を制御するガス流量制御弁15aと、上記不活性ガスにより蒸着材料を被蒸着部材に案内する材料案内管路12と、この材料案内管路を加熱することにより当該材料案内管路にて案内される蒸着材料を気化させる加熱器17とから構成するとともに、材料充填容器に振動を付与する振動付与器13を設けたものである。
【選択図】図1
Description
上記材料供給装置を、
粉体の蒸着材料が充填される材料充填容器と、
上記材料充填容器内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
上記蒸着材料を被蒸着部材に案内する材料案内手段と、
上記被蒸着部材に案内される蒸着材料の供給量を制御する蒸着材料制御手段と、
上記材料案内手段を、または上記材料案内手段の内部を加熱することにより当該材料案内手段にて案内される蒸着材料を気化させる加熱手段とから構成したものである。
また、請求項5に係る真空蒸着装置は、請求項1乃至4のいずれかに記載の真空蒸着装置において、材料充填容器に振動を付与する振動付与手段を設けたものである。
また、請求項7に係る真空蒸着装置は、請求項1乃至4のいずれかに記載の真空蒸着装置において、材料充填容器を回転させる容器回転手段を設けたものである。
また、請求項9に係る真空蒸着装置は、請求項8に記載の真空蒸着装置において、断熱部として内部に液体貯溜室を有する液体貯溜部を配置したものである。
さらに、請求項11に係る真空蒸着装置は、請求項1乃至7のいずれかに記載の真空蒸着装置において、材料案内手段と蒸着用容器との間に、材料案内手段に設けられた加熱部からの輻射熱が上記蒸着用容器内の蒸着材料の表面に直接届かないように、材料移動経路変更部材を配置したものである。
この真空蒸着装置は、図1に示すように、所定の真空下(例えば、10−5Pa以下の高真空下)で被蒸着部材である薄膜状の基板(具体的には、フィルムが用いられる)Kの表面(下面)に蒸着材料Mを付着させて薄膜を形成するための蒸着室(成膜室とも言う)2を有する蒸着用容器(成膜用容器または真空チャンバとも言う)1と、この蒸着用容器1に、すなわち蒸着室2に蒸着材料Mを供給する(導く)材料供給装置3とが具備されている。
この蒸着用容器1の蒸着室2内の上部には、被蒸着部材である基板Kの保持装置5が配置されるとともに、この保持装置5の直ぐ側方には、基板Kの表面に付着した蒸着材料Mの膜厚を検出するための膜厚センサ6が配置され、また保持装置5の下方には、基板Kへの蒸着材料Mの供給および停止を行うためのシャッター部材7が設けられている。上記保持装置5は、基板Kであるフィルムを連続的に蒸着領域(後述する材料案内管路先端のノズル部に対応する所定範囲の領域)に案内するためのものであり、基板Kを巻き出すための巻出しロール5aと、基板Kを巻き取る巻取りロール5bと、これら両ロール5a,5b間に配置されて基板Kの蒸着面を蒸着領域に案内する案内ロール5cとから構成されている。なお、基板Kを案内ロール5cの表面に沿って移動させるための転向用ロール5dが案内ロール5cの前後(基板の移動方向での前後)に配置されている。また、上記シャッター部材7は、例えばモータなどの回転機7aにより鉛直軸心回りで回転される回転軸体7bと、この回転軸体7bの上端に取り付けられて保持装置5により保持された基板Kの蒸着面(案内ロール5cの最下端の直線部を含む水平面)と平行な平面内で揺動されるシャッター板7cとから構成され、回転軸体7bの回転により、シャッター板7cが基板Kの表面を覆う蒸着停止位置と、表面を開放する蒸着許可位置との間で揺動自在にされたものである。上記膜厚センサ6からの測定値は、後述するガス流量制御弁を制御する蒸着レート制御装置8に入力される。
この材料供給装置3は、蒸着用容器1の下方に配置されて粉体(例えば、粒径が0.25mm以下の粉末である)の蒸着材料Mが充填される材料充填容器(例えば、坩堝と同様の有底円筒状容器が用いられる)11と、この材料充填容器11と上記蒸着用容器1とに亘って鉛直方向で設けられた材料案内手段としての材料案内管路12と、上記材料充填容器11の底部に取り付けられて当該容器11内の蒸着材料Mに振動を与える振動付与器(振動付与手段)13と、上記材料充填容器11内の下部に不活性ガス(例えば、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガスなどが用いられる。また、蒸着材料がフッ素化合物でない場合には、クリプトン、キセノン、ラドンなどを用いてもよい。)Gを供給して上記振動付与器13により振動が与えられた蒸着材料Mを上記材料案内管路12内に、つまり上方に導く(案内)ための不活性ガス供給装置(不活性ガス供給手段)14と、この不活性ガス供給装置14の配管途中(後述する)に設けられて不活性ガスの供給量を、つまりガス流量を制御するガス流量制御弁15aおよびこのガス流量制御弁15aの開度を調節する駆動部15bからなるガス供給量制御装置15と、上記材料案内管路12の途中に配置されて蒸着材料Mの供給量(通過量)を制御するための蒸着量制御弁(蒸着材料制御弁とも言える)16と、上記材料案内管路12における蒸着量制御弁16の設置部分並びにその上側の上側案内管12aおよびその下側の下側案内管12bを加熱することにより材料案内管路12内に移送された蒸着材料Mを気化(昇華または蒸発)させる加熱器(加熱手段)17とから構成したものである。また、加熱個所については、少なくとも下側案内管12bであればよい。
すなわち、蒸着材料Mとしては、無機物材料および有機物材料が用いられ、特に有機物材料の中でも、有機EL用の材料が用いられる他、糖類なども用いられる。
正孔注入層用および正孔輸送層用の材料としては、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(TPD)、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(α−NPD)などがある。
電子注入層用および電子輸送層用の材料としては、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)などがある。
例えば、図6に示すように、下側案内管12bの内面に、加熱器としての電熱線33を配置して、内部で加熱するようにしてもよい。
上記実施例1における蒸着材料の移動経路を構成する管部材同士の結合部についての説明は特にしなかったが、図面に示すように、フランジ継手が用いられている(以下に示す実施例2および実施例3についても同様とする)。
上述の実施例1では、材料充填容器を振動付与器(振動手段)により振動させるものとして説明したが、本実施例2の真空蒸着装置は、振動させる替わりに材料充填容器内を攪拌させるようにしたものである。
この場合、振動とともに攪拌も行われるため、振動により蒸着材料が塊になった場合に、この塊をほぐすことができる。
さらに、本実施例2においても、実施例1で説明した断熱部を設けた変形例(図10にて示す)および液体貯溜部を設けた変形例(図11にて示す)を適用することができる。
すなわち、材料移動経路変更管61と材料案内管路12との間に、実施例1の図15に基づき説明した変形例のものと同様に、加熱が行われないとともに熱伝導率が低いつまり断熱性の良い材料からなる断熱部76が配置されている。この断熱部76としては、例えばジルコニア、ガラスなどにより構成された所定長さの管状体が用いられる。
すなわち、材料移動経路変更管61と材料案内管路12との間に、実施例1の図16に基づき説明した変形例のものと同様に、液体貯溜部78を設けて蒸着材料が液化した液体を回収するようにしてもよい。なお、液体貯溜部78と材料移動経路変更管61との間には両者を接続するための接続管80が設けられている。
上述の実施例1では、材料充填容器を振動付与器により振動させるものとして説明したが、本実施例3の真空蒸着装置では、振動させる替わりに材料充填容器を回転させるようにしたものである。
また、本実施例3においても、上記実施例1で説明した図12〜図14に係る変形例と同様の構成を適用することができる。
以下、断熱部を設けた場合の真空蒸着装置の構成を、図21に基づき簡単に説明する。
すなわち、材料案内管路12と材料充填容器82との間に、実施例1の図11に基づき説明した変形例のものと同様に、液体貯溜部96を設けて蒸着材料が液化した液体を回収するようにしてもよい。なお、材料充填容器82を保持する容器保持体81は傾斜して設けられているため、液体貯溜部96と容器保持体81との間には折曲状の接続管98が設けられている。
すなわち、この真空蒸着装置は、真空下で被蒸着部材の表面に蒸着材料を付着させて薄膜を形成するための蒸着用容器と、上記蒸着用容器内の被蒸着部材に蒸着材料を導く材料供給装置とを具備し、
上記材料供給装置を、
粉体の蒸着材料が充填される材料充填容器と、
上記材料充填容器内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
上記蒸着材料を被蒸着部材に案内する材料案内手段と、
上記被蒸着部材に案内される蒸着材料の供給量を制御する蒸着材料制御手段と、
上記材料案内手段を、または上記材料案内手段の内部を加熱することにより当該材料案内手段にて案内される蒸着材料を気化させる加熱手段とから構成したものであり、
また上記蒸着材料制御手段として、不活性ガス供給手段に設けられて不活性ガスの供給量を制御するガス流量制御弁を用いたものである。
上記実施例1〜3で示した真空蒸着装置においては、蒸着材料の蒸発量の制御を、振動と不活性ガスの供給量に基づき行うものとして説明したが、以下に示す実施例では、振動と材料案内管路での蒸着材料(蒸発した蒸着材料)の通過量(蒸着量)を制御するようにしたものである。
この真空蒸着装置は、図23に示すように、所定の真空下(例えば、10−5Pa以下の高真空下)で被蒸着部材である薄膜状の基板(具体的には、フィルムが用いられる)Kの表面(下面)に蒸着材料Mを付着させて薄膜を形成するための蒸着室(成膜室とも言う)102を有する蒸着用容器(成膜用容器または真空チャンバとも言う)101と、この蒸着用容器1に、すなわち蒸着室102に蒸着材料Mを供給する(導く)材料供給装置103とが具備されている。
この蒸着用容器101の蒸着室102内の上部には、被蒸着部材である基板Kの保持装置105が配置されるとともに、この保持装置105の直ぐ側方には、基板Kの表面に付着した蒸着材料Mの膜厚を検出するための膜厚センサ106が配置され、また保持装置105の下方には、基板Kへの蒸着材料Mの供給および停止を行うためのシャッター部材107が設けられている。上記保持装置105は、基板Kであるフィルムを連続的に蒸着領域(後述する材料案内管路先端のノズル部に対応する所定範囲の領域)に案内するためのものであり、基板Kを巻き出すための巻出しロール105aと、基板Kを巻き取る巻取りロール105bと、これら両ロール105a,105b間に配置されて基板Kの蒸着面を蒸着領域に案内する案内ロール105cとから構成されている。なお、基板Kを案内ロール105cの表面に沿って移動させるための転向用ロール105dが案内ロール105cの前後(基板の移動方向での前後)に配置されている。また、上記シャッター部材107は、例えばモータなどの回転機107aにより鉛直軸心回りで回転される回転軸体107bと、この回転軸体107bの上端に取り付けられて保持装置105により保持された基板Kの蒸着面(案内ロール105cの最下端の直線部を含む水平面)と平行な平面内で揺動されるシャッター板107cとから構成され、回転軸体107bの回転により、シャッター板107cが基板Kの表面を覆う蒸着停止位置と、表面を開放する蒸着許可位置との間で揺動自在にされたものである。上記膜厚センサ106からの測定値は、後述する蒸着量制御弁を制御する蒸着レート制御装置108に入力される。
この材料供給装置103は、蒸着用容器101の下方に配置されて粉体(例えば、粒径が0.25mm以下の粉末である)の蒸着材料Mが充填される材料充填容器(例えば、坩堝と同様の有底円筒状容器が用いられる)111と、この材料充填容器111と上記蒸着用容器101とに亘って鉛直方向で設けられた材料案内手段としての材料案内管路112と、上記材料充填容器111の底部に取り付けられて当該容器111内の蒸着材料Mに振動を与える振動付与器(振動付与手段)113と、上記材料充填容器111内の下部に不活性ガス(例えば、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガスなどが用いられる。また、蒸着材料がフッ素化合物でない場合には、クリプトン、キセノン、ラドンなどを用いてもよい。)Gを供給して上記振動付与器113により振動が与えられた蒸着材料Mを上記材料案内管路112内に、つまり上方に導く(案内)ための不活性ガス供給装置(不活性ガス供給手段)114と、上記材料案内管路112の途中に配置されて蒸着材料Mの通過量(蒸着量)を制御するための蒸着量制御弁(蒸着材料制御弁とも言える)115aおよびこの蒸着量制御弁115aの開度を調節する駆動部115bからなる蒸着量制御装置(蒸着材料制御手段)115と、上記材料案内管路112における蒸着量制御弁115aの設置部分並びにその上側の上側案内管112aおよびその下側の下側案内管112bを加熱することにより材料案内管路112内に移送された蒸着材料Mを気化(昇華または蒸発)させる加熱器(加熱手段)116とから構成したものである。また、加熱個所については、少なくとも下側案内管112bであればよい(下側案内管112bを加熱するのは、蒸着量制御弁115aで蒸着レートを制御する関係上、その上流側で蒸着材料Mを気化させる必要があるから)。
すなわち、蒸着材料Mとしては、無機物材料および有機物材料が用いられ、特に有機物材料の中でも、有機EL用の材料が用いられる他、糖類なども用いられる。
正孔注入層用および正孔輸送層用の材料としては、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(TPD)、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(α−NPD)などがある。
電子注入層用および電子輸送層用の材料としては、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)などがある。
例えば、図27に示すように、下側案内管112bの内面に、加熱器としての電熱線133を配置して、内部で加熱するようにしてもよい。
上記実施例4における蒸着材料の移動経路を構成する管部材同士の結合部についての説明は特にしなかったが、図面に示すように、フランジ継手が用いられている(以下に示す実施例5および実施例6についても同様とする)。
上述の実施例4では、材料充填容器を振動付与器(振動手段)により振動させるものとして説明したが、本実施例5の真空蒸着装置は、振動させる替わりに材料充填容器内を攪拌させるようにしたものである。
この場合、振動とともに攪拌も行われるため、振動により蒸着材料が塊になった場合に、この塊をほぐすことができる。
また、本実施例5においても、上記実施例1で説明した図33〜図35に係る変形例と同様の構成を適用することができる。
以下、断熱部を設けた場合の真空蒸着装置の構成を、図38に基づき簡単に説明する。
すなわち、材料移動経路変更管161と材料案内管路112との間に、実施例4の図37に基づき説明した変形例のものと同様に、液体貯溜部178を設けて蒸着材料が液化した液体を回収するようにしてもよい。なお、液体貯溜部178と材料移動経路変更管161との間には両者を接続するための接続管180が設けられている。
上述の実施例4では、材料充填容器を振動付与器により振動させるものとして説明したが、本実施例6の真空蒸着装置では、振動させる替わりに材料充填容器を回転させるようにしたものである。
さらに、本実施例6においても、実施例4で説明した断熱部を設けた変形例(図42にて示す)および液体貯溜部を設けた変形例(図43にて示す)を適用することができる。
すなわち、材料案内管路112の下側案内管112′bと容器保持体181との間に、実施例4の図31に基づき説明した変形例のものと同様に、加熱が行われないとともに熱伝導率が低いつまり断熱性の良い材料からなる断熱部191が配置されている。この断熱部191としては、例えばジルコニア、ガラスなどにより構成された所定長さの管状体が用いられる。なお、折曲状の下側案内管112′bの上方直線部112′buを加熱領域としての上側案内管とし、折り曲げられた部分を含む折曲管部112′bdを断熱部としてもよい。
すなわち、材料案内管路112と材料充填容器182との間に、実施例4の図32に基づき説明した変形例のものと同様に、液体貯溜部196を設けて蒸着材料が液化した液体を回収するようにしてもよい。なお、材料充填容器182を保持する容器保持体181は傾斜して設けられているため、液体貯溜部196と容器保持体181との間には折曲状の接続管198が設けられている。
すなわち、この真空蒸着装置は、真空下で被蒸着部材の表面に蒸着材料を付着させて薄膜を形成するための蒸着用容器と、上記蒸着用容器内の被蒸着部材に蒸着材料を導く材料供給装置とを具備し、
上記材料供給装置を、
粉体の蒸着材料が充填される材料充填容器と、
上記材料充填容器内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
上記蒸着材料を被蒸着部材に案内する材料案内手段と、
上記被蒸着部材に案内される蒸着材料の供給量を制御する蒸着材料制御手段と、
上記材料案内手段を、または上記材料案内手段の内部を加熱することにより当該材料案内手段にて案内される蒸着材料を気化させる加熱手段とから構成したものであり、
また上記蒸着材料制御手段として、材料案内手段の途中に配置された蒸着材料の通過量を制御する蒸着量制御弁を用いたものである。
K 基板
K′ 基板
M 蒸着材料
1 蒸着用容器
2 蒸着室
3 材料供給装置
8 蒸着レート制御装置
11 材料充填容器
11a 充填室
12 材料案内管路
12a 上側案内管
12b 下側案内管
13 振動付与器
13′ 振動付与器
13″ 振動付与器
14 不活性ガス供給装置
15 ガス供給量制御装置
15a ガス流量制御弁
16 蒸着量制御弁
17 加熱器
21 ガス供給管
25 管状接続部材
33 電熱線
35 パンチングメタル
37 窓部材
38 加熱用ランプ
41 断熱部
46 液体貯溜部
47 液体貯溜室
51 冷却機構
52 短管部
53 冷却部
61 材料移動経路変更管
61a 第1経路変更管部
61b 第2経路変更管部
71 攪拌装置
72 電動機
73 攪拌体
74 回転軸
75 攪拌羽根
78 液体貯溜部
79 液体貯溜室
81 容器保持体
82 材料充填容器
83 電動機
84 螺旋羽根
91 断熱部
96 液体貯溜部
97 液体貯溜室
101 蒸着用容器
102 蒸着室
103 材料供給装置
108 蒸着レート制御装置
111 材料充填容器
111a 充填室
112 材料案内管路
112a 上側案内管
112b 下側案内管
113 振動付与器
113′ 振動付与器
113″ 振動付与器
114 不活性ガス供給装置
115 蒸着材料制御装置
115a 蒸着量制御弁
115b 駆動部
116 加熱器
121 ガス供給管
125 管状接続部材
133 電熱線
135 パンチングメタル
137 窓部材
138 加熱用ランプ
141 断熱部
146 液体貯溜部
147 液体貯溜室
151 冷却機構
152 短管部
153 冷却部
161 材料移動経路変更管
161a 第1経路変更管部
161b 第2経路変更管部
171 攪拌装置
172 電動機
173 攪拌体
174 回転軸
175 攪拌羽根
178 液体貯溜部
179 液体貯溜室
181 容器保持体
182 材料充填容器
183 電動機
184 螺旋羽根
191 断熱部
196 液体貯溜部
197 液体貯溜室
Claims (11)
- 真空下で被蒸着部材の表面に蒸着材料を付着させて薄膜を形成するための蒸着用容器と、上記蒸着用容器内の被蒸着部材に蒸着材料を導く材料供給装置とを具備し、
上記材料供給装置を、
粉体の蒸着材料が充填される材料充填容器と、
上記材料充填容器内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
上記蒸着材料を被蒸着部材に案内する材料案内手段と、
上記被蒸着部材に案内される蒸着材料の供給量を制御する蒸着材料制御手段と、
上記材料案内手段を、または上記材料案内手段の内部を加熱することにより当該材料案内手段にて案内される蒸着材料を気化させる加熱手段と
から構成したことを特徴とする真空蒸着装置。 - 蒸着材料制御手段として、不活性ガス供給手段に設けられて不活性ガスの供給量を制御するガス流量制御弁を用いたことを特徴とする請求項1に記載の真空蒸着装置。
- 蒸着材料制御手段として、材料案内手段の途中に配置された蒸着材料の通過量を制御する蒸着量制御弁を用いたことを特徴とする請求項1に記載の真空蒸着装置。
- 不活性ガスを材料充填容器の下部に供給するようにしたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の真空蒸着装置。
- 材料充填容器に振動を付与する振動付与手段を設けたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の真空蒸着装置。
- 材料充填容器内を攪拌する攪拌部材を有する攪拌手段を設けたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の真空蒸着装置。
- 材料充填容器を回転させる容器回転手段を設けたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の真空蒸着装置。
- 材料案内手段と蒸着用容器との間に断熱部を配置したことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の真空蒸着装置。
- 断熱部として内部に液体貯溜室を有する液体貯溜部を配置したことを特徴とする請求項8に記載の真空蒸着装置。
- 材料案内手段と蒸着用容器との間に冷却部を配置したことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の真空蒸着装置。
- 材料案内手段と蒸着用容器との間に、材料案内手段に設けられた加熱部からの輻射熱が上記蒸着用容器内の蒸着材料の表面に直接届かないように、材料移動経路変更部材を配置したことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の真空蒸着装置。
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