JP2019131869A - Vapor deposition apparatus - Google Patents

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修平 三浦
Shuhei Miura
修平 三浦
祐介 川村
Yusuke Kawamura
祐介 川村
快 日月
Kai Tachimori
快 日月
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Abstract

To provide a vapor deposition apparatus capable of securing stability and accuracy in quantitative supply of a material to an evaporation chamber.SOLUTION: A vapor deposition apparatus has a film production chamber and an evaporation device which generate a vapor-containing gas containing vapor of a material for thin film formation. The evaporation device includes a material storage container, a material discharge part, and an evaporation chamber, which comprises a material supply system which supplies the material for thin film formation. The material storage container has; a pressure reduction mechanism for degassing which reduces pressure so as to degas the material for thin film formation being stored; a pressure application mechanism which applies pressure with a gas from a gas supply system; and an agitation mechanism which agitates the material for thin film formation, and the agitation can be performed in a state of pressure reduction for degassing. The material discharge part supplies the material for thin film formation to an evaporation chamber by discharging, and the evaporation chamber vaporizes the discharged material for thin film formation and supplies the vapor-containing gas to the film production chamber.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、蒸着装置に関するものである。本発明は、例えば有機EL(ElectroLuminesence)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 suitable, for example, as a vapor deposition apparatus used for manufacturing an organic EL (ElectroLuminescence) apparatus.

近年、蛍光灯やLED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、製品化されている。   In recent years, organic EL devices have attracted attention as illumination devices that replace fluorescent lamps and LEDs, and many studies have been made. In addition, organic EL systems are attracting attention and commercialized as display systems such as televisions, which are replaced with liquid crystal systems or plasma systems.

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。   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.

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。   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.

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。また蛍光灯に比べて厚さが極めて薄いため、設置場所の制約が少なく、かつ、面状で発光するため、指向性が強いLEDに比べ、影ができにくい。   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, since the thickness is extremely thin compared to a fluorescent lamp, there are few restrictions on the installation location, and since light is emitted in a planar shape, it is difficult to produce a shadow compared to an LED with strong directivity.

有機EL装置の代表的な層構成は、図7の通りである。図7に示される有機EL装置100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110に、透明電極層120と、機能層130と、裏面電極層140が積層され、これらが封止部150によって封止されたものである。   A typical layer structure of the organic EL device is as shown in FIG. The organic EL device 100 shown in FIG. 7 has a configuration called a bottom emission type. A transparent electrode layer 120, a functional layer 130, and a back electrode layer 140 are laminated on a glass substrate 110, and these are sealed. It is sealed by the part 150.

また機能層130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130は、正孔注入層131、正孔輸送層132、発光層133、及び電子輸送層134を有している。   The functional layer 130 is formed by laminating a plurality of thin films of organic compounds. The representative functional layer 130 includes a hole injection layer 131, a hole transport layer 132, a light emitting layer 133, and an electron transport layer 134.

有機EL装置100は、ガラス基板110上に、前記した層を順次製膜することによって製造される。   The organic EL device 100 is manufactured by sequentially forming the above-described layers on a glass substrate 110.

ここで上記した各層の内、透明電極層120は、酸化インジウム錫(ITO)等の透明導電膜であり、主にスパッタ法あるいはCVD法によって製膜される。   Of the above-described layers, the transparent electrode layer 120 is a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO), and is formed mainly by sputtering or CVD.

機能層130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、各薄膜を真空蒸着法によって製膜することができる。   As described above, the functional layer 130 is formed by laminating a plurality of thin films of organic compounds, and each thin film can be formed by a vacuum deposition method.

裏面電極層140は、アルミニウム、銀等の金属薄膜であり、真空蒸着法によって製膜することができる。   The back electrode layer 140 is a metal thin film such as aluminum or silver, and can be formed by a vacuum deposition method.

このように、有機EL装置は、発光層を含む機能層が、透明導電膜や金属薄膜の第1、及び第2電極層に挟持された構造を有する。   Thus, the organic EL device has a structure in which the functional layer including the light emitting layer is sandwiched between the first and second electrode layers of the transparent conductive film and the metal thin film.

このように、有機EL装置を製造する際には、その各層を構成する薄膜を製膜する工程に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に開示された様な蒸着装置を使用して製膜する技術である。   Thus, when manufacturing an organic EL device, a vacuum deposition method is frequently used in a process of forming a thin film constituting each layer. Here, the vacuum evaporation method is a technique for forming a film using an evaporation apparatus as disclosed in Patent Document 1, for example.

即ち蒸着装置は、一般に真空に保持された製膜室と、薄膜形成用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。製膜室は、例えばガラス基板等の基材を設置することができるものである。   That is, the vapor deposition apparatus is generally constituted by a film forming chamber kept in a vacuum and an evaporation apparatus for evaporating a thin film forming material. The film forming chamber can be provided with a base material such as a glass substrate.

一般的な蒸発装置は、電気抵抗や電子ビームを利用した加熱装置と、薄膜形成用材料を入れる坩堝とによって構成されている。   A typical evaporation apparatus is constituted by a heating apparatus using electric resistance or an electron beam, and a crucible for storing a thin film forming material.

また、特許文献2、3には、蒸発装置に薄膜形成用材料を定量供給し、蒸発装置の加熱装置または加熱されたキャリアガスによって薄膜形成用材料の一部または全部を蒸発させ、蒸発した材料を、製膜室に移送し製膜する方法が開示されている。ここで、供給された材料の全部を一気に蒸発させ、蒸発装置内に未蒸発の材料を滞留させない方法が、いわゆるフラッシュ蒸着、又は、フラッシュ蒸発と呼ばれる方法である。   In Patent Documents 2 and 3, a material for forming a thin film is quantitatively supplied to an evaporation device, and a part or all of the material for forming a thin film is evaporated by a heating device of the evaporation device or a heated carrier gas. Is transferred to a film forming chamber to form a film. Here, a method in which all of the supplied material is evaporated at once and the non-evaporated material is not retained in the evaporation apparatus is a so-called flash vapor deposition or a method called flash evaporation.

特開2012−52187号公報JP 2012-52187 A WO2010/123027号公報WO 2010/123027 特開2016−98417号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-98417

本発明の発明者らは、このような蒸発装置から移送された材料蒸気を製膜室で着膜する蒸着方法につき鋭意検討した。その結果、このような蒸着方法においては、前記定量供給の安定性、正確性を確保する為には、保管容器において、材料自体の物性、例えば、粉体であれば粒径や凝集状態、液体であれば粘度等の容器内での分布を小さくし、かつ、経時変化を抑え、また、材料が吸収したり吸着した異物ガス成分の量を減らしたり、容器内での分布を小さくし、かつ、経時変化を抑えることが重要であることを見出した。   The inventors of the present invention diligently studied a vapor deposition method for depositing material vapor transferred from such an evaporation apparatus in a film forming chamber. As a result, in such a vapor deposition method, in order to ensure the stability and accuracy of the quantitative supply, in the storage container, the physical properties of the material itself, for example, the particle size or agglomeration state in the case of powder, liquid If so, the distribution in the container such as viscosity is reduced and the change with time is suppressed, the amount of foreign gas components absorbed or adsorbed by the material is reduced, the distribution in the container is reduced, and It was found that it is important to suppress the change over time.

そこで本発明は、材料の蒸発室への定量供給の安定性、正確性を確保可能な蒸着装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a vapor deposition apparatus that can ensure the stability and accuracy of quantitative supply of materials to an evaporation chamber.

一方で、上記特許文献3によれば、複数種類の薄膜形成用材料を使用して共蒸着を実施する場合の方法として、複数系統の蒸発装置を構成し、それぞれの蒸発装置で個別の薄膜形成用材料を蒸気化することで、混合比率を制御する手法が提案されている。   On the other hand, according to the above-mentioned Patent Document 3, as a method for performing co-evaporation using a plurality of types of thin film forming materials, a plurality of systems of evaporation devices are configured, and individual thin film formation is performed by each evaporation device. A method of controlling the mixing ratio by evaporating a material for use has been proposed.

しかしながら、このような手法を用いた場合、使用する薄膜形成用材料の数量に応じて蒸発装置を構成する必要が有り、装置費用が高価になるという課題があった。   However, when such a method is used, it is necessary to configure an evaporation apparatus according to the quantity of thin film forming materials to be used, and there is a problem that the cost of the apparatus becomes expensive.

そこで、本発明は、上記目的に加え、好ましくは、この様な従来技術の上記した課題点に着目し、単一の蒸着装置であっても、複数種類の薄膜形成用材料を使用し、所定の混合比率に正確に制御混合された材料を共蒸着可能な蒸着装置を提供することを目的とする。   Therefore, in addition to the above-mentioned object, the present invention preferably pays attention to the above-mentioned problems of the prior art, and uses a plurality of types of thin-film forming materials even in a single vapor deposition apparatus. It is an object of the present invention to provide a vapor deposition apparatus capable of co-depositing a material accurately controlled and mixed in a mixing ratio.

特に、フラッシュ蒸着による真空蒸着方式において、複数の薄膜形成用材料を使用し、いわゆる共蒸着を実施する場合に製膜される薄膜の物性を安定させる為には、蒸発装置で蒸気化されるそれぞれの薄膜形成用材料の混合比率を正確に制御する必要がある。   In particular, in a vacuum deposition method using flash deposition, a plurality of thin film forming materials are used, and in order to stabilize the physical properties of a thin film formed when performing so-called co-deposition, each vaporized by an evaporator is used. It is necessary to accurately control the mixing ratio of the thin film forming material.

上記した課題を解決するための方策を種々の検討し本発明を完成させた。   Various measures for solving the above-described problems have been studied and the present invention has been completed.

即ち本発明は、基材を保持可能な基材保持部を備える製膜室、薄膜形成用材料の蒸気を含む蒸気含有ガスを発生させる蒸発装置、ガス供給系、及び排気系を有し、
該蒸気含有ガスを基材上に吹き付けることで、該薄膜形成用材料を、該基材上に着膜させる蒸着装置であって、
該蒸発装置が、材料保管容器、材料吐出部、及び蒸発室を含み、かつ、該蒸発室に該薄膜形成用材料を供給する材料供給系を備え、
該材料保管容器が、
該薄膜形成用材料を保管する保管空間と、
該保管中の該薄膜形成用材料を脱気する為に該保管空間を減圧する脱気用減圧機構、該ガス供給系からのガスの圧入により該保管空間を加圧する加圧機構、及び該薄膜形成用材料を攪拌する攪拌機構と、を有し、かつ、
該脱気用減圧の状態で該攪拌が可能であり、
該材料吐出部が、吐出により該蒸発室に該薄膜形成用材料を該供給し、
該蒸発室が、該吐出された該薄膜形成用材料を蒸気化し、かつ、該蒸気含有ガスを該製膜室に供給する、蒸着装置に関する。
That is, the present invention has a film forming chamber provided with a base material holding part capable of holding a base material, an evaporation device that generates a vapor-containing gas containing a vapor of a thin film forming material, a gas supply system, and an exhaust system.
A vapor deposition apparatus for depositing the thin film forming material on the substrate by spraying the vapor-containing gas onto the substrate,
The evaporation device includes a material storage container, a material discharge unit, and an evaporation chamber, and includes a material supply system that supplies the thin film forming material to the evaporation chamber,
The material storage container
A storage space for storing the thin film forming material;
A degassing decompression mechanism for depressurizing the storage space to degas the thin film forming material during storage, a pressurizing mechanism for pressurizing the storage space by injecting gas from the gas supply system, and the thin film A stirring mechanism for stirring the forming material, and
The stirring is possible in the degassed vacuum state;
The material discharge unit supplies the thin film forming material to the evaporation chamber by discharge,
The evaporation chamber relates to a vapor deposition apparatus in which the discharged material for forming a thin film is vaporized and the vapor-containing gas is supplied to the film forming chamber.

このような蒸着装置によれば、蒸発室に薄膜形成用材料を供給する特定の材料供給系を備えるので、その保管容器内において薄膜形成用材料自体の物性の分布を小さく、かつ、経時変化を抑えることが可能となり、また、材料が吸収したり吸着した異物ガス成分の量を減らしたり、容器内での分布を小さくし、かつ、経時変化を抑えることが可能となるので、蒸発室に正確かつ安定的に薄膜形成用材料を定量供給でき、安定的に精密制御された状態で製膜が可能となる。   According to such a vapor deposition apparatus, since the specific material supply system for supplying the thin film forming material to the evaporation chamber is provided, the distribution of the physical properties of the thin film forming material itself in the storage container is small, and the change with time is prevented. In addition, the amount of foreign gas components absorbed or adsorbed by the material can be reduced, the distribution in the container can be reduced, and changes over time can be suppressed. In addition, the material for forming a thin film can be stably supplied in a fixed amount, and the film can be formed in a stable and precisely controlled state.

また、このような蒸着装置によれば、複数の薄膜形成用材料を使用し共蒸着を実施する場合において、単一の蒸着装置であっても、所定の混合比率に正確に制御混合された材料を共蒸着可能な蒸着装置となり、繰り返し一定の物性の共蒸着薄膜を安定的に製膜可能な安価な蒸着装置となる。   In addition, according to such a vapor deposition apparatus, when co-deposition is performed using a plurality of thin film forming materials, even a single vapor deposition apparatus is a material that is accurately controlled and mixed to a predetermined mixing ratio. Thus, an inexpensive vapor deposition apparatus capable of stably forming a co-deposited thin film having a certain physical property repeatedly.

即ち、本発明に係る材料保管容器には、一種類以上の薄膜形成用材料を導入することが可能であり、所定の比率となるように計量した二種類以上の薄膜形成用材料を導入することも可能であり、その場合において、本発明に係る材料保管容器は、例えば回転攪拌子のような攪拌機構を備えているため、内部の薄膜形成用材料同士を混合・均一分散化することが可能である。このような材料保管容器を用いることで、共蒸着に使用する種々の薄膜形成用材料を、事前に、混合し、さらに、蒸発室において、混合した薄膜形成用材料の一部、または、全量を、蒸気化し、基材上に着膜させることが可能である。また、本発明に係る材料保管容器は、保管中の薄膜形成用材料を脱気する為に保管空間を減圧する脱気用減圧機構、ガス供給系からのガスの圧入により該保管空間を加圧する加圧機構を有するので、導入した材料に混入している空気や水分、前記異物ガス成分等の除去を効果的に実施でき、また、ガス供給系からのガス、及び、材料粉体を含むエアロゾルを形成することで安定的に蒸発室に材料を供給でき、また、攪拌と相俟って粉体粒子同士の凝集等による、蒸着安定性の経時劣化を防止でき、脱気用減圧の状態で攪拌が可能なので、前記異物ガス成分等の除去をより効果的に実施できる、高品質の薄膜を安定的に製膜できる。   That is, it is possible to introduce one or more types of thin film forming materials into the material storage container according to the present invention, and to introduce two or more types of thin film forming materials weighed to have a predetermined ratio. In this case, since the material storage container according to the present invention includes a stirring mechanism such as a rotary stirrer, it is possible to mix and uniformly disperse the thin film forming materials inside. It is. By using such a material storage container, various thin film forming materials used for co-evaporation are mixed in advance, and further, in the evaporation chamber, a part or all of the mixed thin film forming material is mixed. It can be vaporized and deposited on a substrate. The material storage container according to the present invention is a degassing decompression mechanism for depressurizing the storage space in order to degas the thin film forming material being stored, and pressurizes the storage space by injecting gas from the gas supply system. Since it has a pressurizing mechanism, it can effectively remove air and moisture mixed in the introduced material, the foreign gas component, etc., and it also includes an aerosol containing gas from the gas supply system and material powder. The material can be stably supplied to the evaporation chamber by forming the film, and with the stirring, the deterioration of the deposition stability with time due to the aggregation of the powder particles can be prevented. Since stirring is possible, a high-quality thin film capable of more effectively removing the foreign gas component and the like can be stably formed.

また、前記蒸発室は、前記ガス供給系より加熱されたキャリアガスを導入可能で有ることが好ましく、粉体として前記吐出により供給された前記薄膜形成用材料が、該加熱キャリアガスによりフラッシュ蒸発され、該粉体として前記蒸発室の底に滞留しない状態で、前記蒸気化することが好ましく、配管壁面への粉体の付着が抑えられることにより材料吐出部と蒸発室との間のコンダクタンスが一定となったり、粒径分布による蒸発速度の分布が抑えられたりすることで、特に低速で成膜する場合でも、一定速度で製膜可能となり、また、粉体の蒸発そのものの安定性も向上する。即ち、直接前記蒸発室に供給される加熱されたキャリアガスの温度および流量を一定にすることで、常により安定した蒸発量となるので、基材への成膜速度が安定すること、即ち、加熱されたキャリアガスにより、蒸発室にて、好ましくは前記エアロゾル中の、粉体がフラッシュ蒸発して蒸気を含む蒸気含有ガスとなるので、粉体の粒径分布による蒸発速度の分布が抑えられることとなり、また、少なくともキャリアガスの一部を薄膜形成用材料と共に、好ましくは前記エアロゾルとして、材料吐出部より蒸発室に流送することが好ましく、高温のキャリアガスが材料吐出部に逆流してしまい、供給している薄膜形成用材料が材料供給系の蒸発室上流の低温部で溶着することを防止すること、即ち、低温の材料供給系の前記配管の壁面への粉体の付着が抑えられることにより、材料供給系と蒸発室との間のコンダクタンスが一定となる。言い換えれば、低速成膜する場合であっても、安定的に一定速度で成膜可能とするためには、薄膜形成用材料の粉体を、好ましくはこれを含むエアロゾルとして、安定的に一定のコンダクタンスを有する材料供給系を通じ蒸発室に供給することが必要で、高温の加熱キャリアガスと、フラッシュ蒸発として、気体同士で一気に混合・伝熱せしめることで蒸発させ、その蒸気を含み、かつ、基材上に着膜する蒸気含有ガスとすること重要で、ここで、安定的に一定のコンダクタンスとする為には、材料供給系を、粉体が蒸発しない低温に保持することで、その内部に薄膜形成用材料が付着しないようにする必要があり、また、この高温の加熱キャリアガスは、エアロゾルを構成するキャリアガスとは別に、予め加熱された状態で、蒸発室に直接供給される必要があり、また、フラッシュ蒸発として、好ましくはエアロゾル中の、薄膜形成用材料の粉体を、これとの気体同士の一気の混合・伝熱により、瞬間的に蒸発させることが重要である。   Further, the evaporation chamber is preferably capable of introducing a carrier gas heated from the gas supply system, and the thin film forming material supplied by the discharge as a powder is flash evaporated by the heated carrier gas. The vaporization is preferably performed in a state where the powder does not stay at the bottom of the evaporation chamber, and the conductance between the material discharge portion and the evaporation chamber is constant by suppressing the adhesion of the powder to the pipe wall surface. And the evaporation rate distribution due to the particle size distribution can be suppressed, so that even when the film is formed at a particularly low speed, the film can be formed at a constant rate, and the stability of the powder evaporation itself is also improved. . That is, by making the temperature and flow rate of the heated carrier gas supplied directly to the evaporation chamber constant, the evaporation amount is always more stable, so that the deposition rate on the substrate is stable, Due to the heated carrier gas, the powder in the aerosol, preferably in the aerosol, is flash-evaporated into a vapor-containing gas containing vapor, thereby suppressing the evaporation rate distribution due to the particle size distribution of the powder. In addition, it is preferable that at least a part of the carrier gas, together with the material for forming the thin film, is preferably flown as an aerosol from the material discharge part to the evaporation chamber, and the high temperature carrier gas flows backward to the material discharge part. Therefore, it is possible to prevent the supplied thin film forming material from being welded at the low temperature part upstream of the evaporation chamber of the material supply system, that is, the powder on the wall surface of the pipe of the low temperature material supply system. By attachment of is suppressed, the conductance between the evaporation chamber material supply system is constant. In other words, even in the case of low-speed film formation, in order to be able to form a film stably at a constant rate, the powder of the thin film-forming material is preferably formed as an aerosol containing the same, stably and constantly. It is necessary to supply it to the evaporation chamber through a material supply system having conductance, and it is vaporized by mixing and transferring heat between gases at once as a high-temperature heated carrier gas and flash evaporation. It is important to use a vapor-containing gas that deposits on the material. Here, in order to achieve a stable and constant conductance, the material supply system is kept at a low temperature where the powder does not evaporate. It is necessary to prevent the thin film forming material from adhering, and this high-temperature heated carrier gas is directly heated to the evaporation chamber in a preheated state separately from the carrier gas constituting the aerosol. In addition, it is important for the flash evaporation, preferably the powder of the thin film forming material in the aerosol to be evaporated instantaneously by mixing and heat transfer with the gas at once. It is.

また、前記材料吐出部は、その内部を前記排気系により減圧に保持可能な真空室であって、その内部に材料供給装置を備え、かつ、その内面の孔であって、前記蒸発室の内部と連通し、前記蒸発室に前記薄膜形成用材料を前記吐出する孔を吐出口として備える材料下部受け部を含む真空室であることが好ましく、該材料供給装置が、前記材料保管容器より前記薄膜形成用材料を受入れ可能な材料上部受け部、及び、該材料下部受け部に該薄膜形成用材料を払出し可能な材料払出し部を有することが好ましく、前記材料払出し部、及び前記吐出口との間の薄膜形成用材料が流通する当該真空室内の空間を材料送受経路としたとき、当該材料送受経路の経路断面積が真空室内面の当該断面の面積の1/10以下であることがより好ましい。   Further, the material discharge part is a vacuum chamber capable of maintaining the inside thereof at a reduced pressure by the exhaust system, and is provided with a material supply device therein, and is a hole on the inner surface thereof, and the inside of the evaporation chamber A vacuum chamber including a material lower receiving portion that communicates with the evaporating chamber and has a hole for discharging the material for forming the thin film as a discharge port, and the material supply device includes the thin film from the material storage container. It is preferable to have a material upper receiving part capable of receiving the forming material and a material discharging part capable of discharging the thin film forming material in the material lower receiving part, and between the material discharging part and the discharge port. When the space in the vacuum chamber through which the material for forming a thin film circulates is used as a material transmission / reception path, the cross-sectional area of the material transmission / reception path is more preferably 1/10 or less of the area of the cross section of the vacuum chamber surface.

このような蒸着装置では、材料供給装置自体が真空室内に保持されており、かつ該材料供給装置の材料払出し部が、一定雰囲気下で解放された状態であるため、該材料供給装置内部と材料払出し部との間で差圧が生じることがなく、安定した雰囲気で薄膜形成用材料を移送することが可能である。なお、この材料払出し部は、前記材料送受経路の前記料供給装置側の一方の端部である薄膜形成用材料の入り口であり、前記材料送受経路の他方の端部である前記吐出口は、薄膜形成用材料の出口である。   In such a vapor deposition apparatus, the material supply apparatus itself is held in a vacuum chamber, and the material dispensing unit of the material supply apparatus is in a released state under a constant atmosphere. A differential pressure does not occur between the discharge portion and the thin film forming material can be transferred in a stable atmosphere. The material dispensing part is an entrance of a material for forming a thin film that is one end of the material sending / receiving path on the material supply device side, and the discharge port that is the other end of the material sending / receiving path is: This is the outlet for the thin film forming material.

また、前記材料保管容器は、さらに、前記保管中の前記薄膜形成用材料を脱気する為に加熱する脱気用加熱機構を有することが好ましく、前記除去をさらに効果的に実施でき、
より高品質の薄膜をより安定的に製膜できる。
Further, the material storage container preferably further has a deaeration heating mechanism for heating in order to degas the thin film forming material being stored, and the removal can be carried out more effectively.
Higher quality thin films can be formed more stably.

さらに、前記材料保管容器は、少なくとも一種類以上の前記薄膜形成用材料を外部から導入可能な材料導入機構を有することが好ましく、連続的に材料供給できるので、装置全体を停止することなく、長期間亘って製膜を継続でき、本発明に係る上述の脱気用加熱機構や脱気用減圧機構、加圧機構、攪拌機構、本発明に係る後述する状態把握機構等と相俟って、高品質の薄膜を安定的に前記製膜継続可能となる。   Furthermore, it is preferable that the material storage container has a material introduction mechanism capable of introducing at least one kind of the thin film forming material from the outside, and can continuously supply the material. Film formation can be continued over a period of time, combined with the above-described deaeration heating mechanism, deaeration pressure reduction mechanism, pressurization mechanism, stirring mechanism, and a state grasping mechanism described later according to the present invention, High-quality thin films can be stably formed.

また、本発明の蒸着装置は、複数の前記蒸発装置を備えるものとすることができ、その場合は、前記排気系により、各々の前記材料供給系の内部を個別に直接排気可能であることが好ましく、より好ましくは、前記ガス供給系により、各々の前記材料供給系の内部に、例えば、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス等のガスを、個別に、導入可能とすることであり、蒸発装置内部を、個別に、クリーニング可能となるので、例えば製膜工程終了後に、薄膜形成用材料の残渣が発生した場合であっても、即座に、該残渣を除去することができるため、安定的に高品質の薄膜を製膜できる。   Further, the vapor deposition apparatus of the present invention may include a plurality of the evaporation apparatuses, and in that case, the inside of each of the material supply systems can be individually and directly exhausted by the exhaust system. Preferably, more preferably, the gas supply system can individually introduce a gas such as an inert gas such as nitrogen gas or argon gas into each of the material supply systems. Since the inside of the evaporation device can be individually cleaned, for example, even if a residue of a thin film forming material is generated after the film forming process is completed, the residue can be immediately removed, so that it is stable. High quality thin film can be formed.

また、本発明の蒸着装置は、前記基材保持部が、さらに、基材保持部の内部に冷媒を流通する冷媒流通機構を有することが好ましく、より好ましくは、前記ガス供給系より供給された吹き付けガスを前記基材方向へ吹き付けるガス吹き付け機構を有することであり、当該吹き付けガスは、前記蒸気含有ガスの温度よりも低い冷却ガスであることが好ましく、このようにすることで、例えば前記製膜室が減圧状態であっても、該吹き付けガスの対流伝熱等により、基材保持部と基材との熱交換が促進され、該基材の温度上昇が抑制され、基材の面内の温度分布を均一に制御可能となり、安定的に高品質の薄膜を製膜できる。   In the vapor deposition apparatus of the present invention, it is preferable that the base material holding part further has a refrigerant circulation mechanism for circulating a refrigerant inside the base material holding part, and more preferably supplied from the gas supply system. A gas spray mechanism for spraying the spray gas toward the base material, and the spray gas is preferably a cooling gas lower than the temperature of the steam-containing gas. Even when the membrane chamber is in a reduced pressure state, the heat exchange between the base material holding part and the base material is promoted by the convection heat transfer of the blowing gas, and the temperature rise of the base material is suppressed. The temperature distribution can be uniformly controlled, and a high-quality thin film can be formed stably.

また、前記材料保管容器は、さらに、前記攪拌の状態を把握する状態把握機構を有することが好ましく、例えば、色の異なる複数の薄膜形成用材料を使用し共蒸着を実施する場合において、攪拌中の薄膜形成用材料の色の変化を傾向監視することで、攪拌を終了するタイミングを見計らうことが可能である。   The material storage container preferably further has a state grasping mechanism for grasping the state of stirring. For example, when co-evaporation is performed using a plurality of thin film forming materials having different colors, stirring is being performed. By monitoring the trend of the color of the thin film-forming material, it is possible to estimate the timing at which stirring is completed.

本発明の蒸着装置は、蒸発室に薄膜形成用材料を供給する特定の材料供給系を備えるので、蒸発室に正確かつ安定的に薄膜形成用材料を定量供給でき、安定的に精密制御された状態で製膜できる。   Since the vapor deposition apparatus of the present invention includes a specific material supply system for supplying a thin film forming material to the evaporation chamber, the thin film forming material can be quantitatively supplied to the evaporation chamber accurately and stably, and is stably controlled precisely. The film can be formed in a state.

また、このような本発明の蒸着装置は、複数の薄膜形成用材料を使用して共蒸着を実施する場合において、単一の蒸着装置であっても、所定の混合比率に正確に制御混合された材料を共蒸着可能な蒸着装置となり、繰り返し一定の物性の共蒸着薄膜を安定的に製膜可能な安価な蒸着装置となる。言い換えれば、単一の蒸発装置で、複数種類の薄膜形成用材料を、常に一定の混合比率で、基材上に製膜することが可能であるため、蒸着装置を構成する蒸発装置の総数を減らすことができるため、設備費用を削減し、蒸着装置を安価に作製することが可能である。   In addition, when the vapor deposition apparatus of the present invention performs co-evaporation using a plurality of thin film forming materials, even a single vapor deposition apparatus is accurately controlled and mixed at a predetermined mixing ratio. Thus, a vapor deposition apparatus capable of co-deposition of the material, and an inexpensive vapor deposition apparatus capable of stably forming a co-deposition thin film having a certain physical property repeatedly. In other words, since it is possible to deposit a plurality of types of thin film forming materials on a substrate at a constant mixing ratio with a single evaporation apparatus, the total number of evaporation apparatuses constituting the evaporation apparatus can be calculated. Since the cost can be reduced, the equipment cost can be reduced and the vapor deposition apparatus can be manufactured at low cost.

本発明の蒸着装置1の構成図の一例である。It is an example of the block diagram of the vapor deposition apparatus 1 of this invention. 図1の製膜室201、ガス供給系6、及び排気系7の構成詳細図の一例である。FIG. 2 is an example of a detailed configuration diagram of a film forming chamber 201, a gas supply system 6, and an exhaust system 7 of FIG. 冷媒流通機構251、およびガス吹き付け機構271を備える基材保持部221の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the base material holding | maintenance part 221 provided with the refrigerant | coolant distribution mechanism 251 and the gas blowing mechanism 271. FIG. 図1の材料供給装置動力伝達部の構成詳細正面図の一例である。It is an example of the structure detailed front view of the material supply apparatus power transmission part of FIG. 図1の材料供給装置動力伝達部の構成詳細側面図の一例である。It is an example of the structure detailed side view of the material supply apparatus power transmission part of FIG. 図4の材料供給装置動力伝達部連結時の構成詳細図の一例である。It is an example of the structure detailed figure at the time of the material supply apparatus power transmission part connection of FIG. 有機EL装置の一般的なデバイス構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the general device structure of an organic electroluminescent apparatus. 二以上の基材9に同時に製膜することが可能な本発明の蒸着装置1の構造図の一例である。It is an example of the structure figure of the vapor deposition apparatus 1 of this invention which can form into a film simultaneously on two or more base materials 9. FIG.

以下さらに本発明の実施形態の例について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、当業者の技術常識内で種々の変更が可能である。また、以下の記載において、説明の為に、本発明に関する、図1、図2、図3、図4、図5、図6、図7、及び図8における符号を付して記載するが、この符号の記載により、本発明が何らかの制限を受けるものではない。   Examples of embodiments of the present invention will be further described below. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, A various change is possible within the technical common sense of those skilled in the art. In the following description, for the sake of explanation, the present invention is described with reference numerals in FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, and 8. The description of this code does not limit the present invention in any way.

(蒸着装置1)
本発明の蒸着装置1は、蒸気含有ガスを基材上に吹き付けることで、薄膜形成用材料を基材上に着膜させる装置であって、製膜室201、蒸発装置3、ガス供給系6、及び排気系7を含み、一つまたは複数の蒸発装置3を含んでいても良く、図1では一つのみの蒸発装置3を含む例について示しているが、それぞれの蒸発装置の構造や系列数を限定するものではなく、製膜形成する薄膜製品や製膜する薄膜の種類、数に応じて、これらの要素を様々に組み合わせて構成することができ、その好適な適用例としては、例えば、有機EL装置のような複雑な構造のデバイス薄膜製品が挙げられるが、一つのみ蒸発装置3を含む蒸着装置として構成しても、蒸気含有ガスの着膜による薄膜の必要な全種類の薄膜を製膜可能な装置とすることができる場合がある。このことが本発明の一つの特徴である。
(Vapor deposition apparatus 1)
The vapor deposition apparatus 1 of the present invention is an apparatus for depositing a thin film forming material on a base material by spraying a vapor-containing gas onto the base material, and includes a film forming chamber 201, an evaporation device 3, and a gas supply system 6. 1 and a plurality of evaporators 3 may be included, and FIG. 1 shows an example including only one evaporator 3, but the structure and series of each evaporator are shown. The number is not limited, and depending on the type and number of thin film products to be formed and the number of thin films to be formed, these elements can be combined in various combinations. Although there are device thin film products having a complicated structure such as an organic EL device, all types of thin films that require a thin film formed by deposition of a vapor-containing gas even when configured as a vapor deposition apparatus including only one evaporation apparatus 3 Can be used as a device capable of forming a film. There is a case. This is one feature of the present invention.

しかしながら、本発明の蒸着装置1は、複数の高品質な薄膜を短いタクトタイムで製膜可能とする観点から、好ましくは複数の蒸発装置3を備え、より好ましくは、各々の材料供給系の内部を、排気系7により個別に直接排気可能であり、材料供給系を個別にクリーニング可能なため、高い膜品質安定性を確保できる。   However, the vapor deposition apparatus 1 of the present invention preferably includes a plurality of evaporation apparatuses 3 from the viewpoint of enabling a plurality of high-quality thin films to be formed in a short tact time, and more preferably, inside each material supply system. Can be directly evacuated individually by the exhaust system 7, and the material supply system can be individually cleaned, so that high film quality stability can be ensured.

また、本発明の蒸着装置は、後述する特定の蒸発装置3を含むので、複数種類の材料が均一に混合された共蒸着膜において、その材料の混合比率が常に一定となるため、品質安定性が高い。また、単一の蒸発装置で複数種類の薄膜形成用材料を共蒸着することが可能なため、必要となる蒸発装置の数を削減でき、設備費用を安価にできる。   In addition, since the vapor deposition apparatus of the present invention includes a specific evaporation apparatus 3 to be described later, in a co-deposition film in which a plurality of types of materials are uniformly mixed, the mixing ratio of the materials is always constant. Is expensive. In addition, since a plurality of types of thin film forming materials can be co-deposited with a single evaporator, the number of required evaporators can be reduced and the equipment cost can be reduced.

(製膜室201)
本発明に係る製膜室201は、基材を保持可能な基材保持部221、及び保持された当該基材に対して蒸気含有ガスを吹き付ける蒸着ヘッド231を有し、好ましくは、気密性を有し、排気系7に直接的、又は間接的に接続されており、より好ましくは、当該製膜室201内に、基材9の搬入、搬出の為のゲートバルブ241を有し、排気系7に直接的、に接続されており、さらに好ましくは、ガス供給系6に直接的、又は間接的に接続されており、特に好ましくは、ガス供給系6に直接的に接続されており、即ち、製膜室201単独でのガス導入、及び排気が可能であることが好ましい。
(Film forming chamber 201)
The film forming chamber 201 according to the present invention has a base material holding part 221 that can hold a base material, and a vapor deposition head 231 that blows a vapor-containing gas onto the held base material, and preferably has airtightness. It is directly or indirectly connected to the exhaust system 7, and more preferably has a gate valve 241 for loading and unloading the base material 9 in the film forming chamber 201, and the exhaust system 7 is directly connected to the gas supply system 6, more preferably directly or indirectly connected to the gas supply system 6, particularly preferably directly connected to the gas supply system 6, ie It is preferable that gas can be introduced and exhausted by the film forming chamber 201 alone.

本実施形態では、基材9がゲートバルブ241を介して製膜室201内に導入され、基材保持部221に載置される。次に、蒸気含有ガスが蒸着ヘッド231を介して基材9に向かって吹き出されることで、製膜が実施される。蒸着ヘッド231の吹き出し部は適度な開孔パターンを有し、基材9の製膜面側に均一に蒸気含有ガスを吹き出す機構であることが好ましい。   In the present embodiment, the base material 9 is introduced into the film forming chamber 201 through the gate valve 241 and placed on the base material holding part 221. Next, the vapor-containing gas is blown out toward the base material 9 through the vapor deposition head 231, so that film formation is performed. It is preferable that the blowing part of the vapor deposition head 231 has a proper opening pattern and has a mechanism for blowing the vapor-containing gas uniformly to the film forming surface side of the substrate 9.

(基材保持部221)
前記基材保持部221は、上述の如く製膜室201内において基材を保持する機能を有するが、好ましくは、さらに、加熱された蒸着ヘッド231の輻射熱等による基材温度の上昇を抑制するため、基材を冷却できる構造(251)として、その内部に冷媒を流通する冷媒流通機構を有し、より好ましくは、基材を効率的に冷却できる基材載置面を有する構造であり、冷媒は循環することがさらに好ましい。
(Base material holding part 221)
The base material holding part 221 has a function of holding the base material in the film forming chamber 201 as described above, but preferably further suppresses an increase in the base material temperature due to the radiant heat of the heated vapor deposition head 231 or the like. Therefore, as a structure (251) capable of cooling the substrate, it has a refrigerant distribution mechanism for distributing the refrigerant therein, and more preferably a structure having a substrate mounting surface capable of efficiently cooling the substrate. More preferably, the refrigerant circulates.

また、前記基材保持部221は、ガス供給系より供給された吹き付けガス(261)を基材方向へ吹き付けるガス吹き付け機構271を有することが好ましく、その為に、前記基材配置面が、その表面に適度な開孔パターンを有することが好ましく、基材9の非製膜面側に当該吹き付けガス(261)を吹き付けることで、対流伝熱等により基材保持部221と基材9との熱交換が促進され、冷却効率を向上でき、また、基材全面での均熱性が高まり、さらに場合によっては、蒸気含有ガスを基材近傍に閉じ込めることで着膜効率向上を図ることができる。   The base material holding part 221 preferably has a gas spray mechanism 271 for spraying the spray gas (261) supplied from the gas supply system in the direction of the base material. It is preferable to have an appropriate opening pattern on the surface, and by blowing the blowing gas (261) on the non-film-forming surface side of the base material 9, the base material holding part 221 and the base material 9 are formed by convection heat transfer or the like. Heat exchange is promoted, cooling efficiency can be improved, heat uniformity over the entire surface of the substrate is enhanced, and in some cases, deposition efficiency can be improved by confining the vapor-containing gas in the vicinity of the substrate.

このように、冷媒流通機構、及び/又は、ガス吹き付け機構を有する基材保持部221とすることで、基材の温度上昇を抑制し、面内温度を一定に保つことが可能であることから、良好な膜物性が得られ、品質安定性が高くなる。   Thus, by using the base material holding part 221 having the refrigerant circulation mechanism and / or the gas blowing mechanism, it is possible to suppress the temperature rise of the base material and keep the in-plane temperature constant. As a result, good film properties can be obtained, and quality stability can be improved.

図3は、このような冷媒流通機構251、およびガス吹き付け機構271を備える基材保持部221の一例を示す概略図である。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the base material holding unit 221 including the refrigerant circulation mechanism 251 and the gas blowing mechanism 271.

(基材9)
本発明に係る基材9は、例えばガラス等の透明な材料からなる。基材上の透明電極層120は、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明な導電性材料からなることが好ましい。なお、透明電極層120は、例えばスパッタリング法により形成される。
(Substrate 9)
The substrate 9 according to the present invention is made of a transparent material such as glass. The transparent electrode layer 120 on the substrate is preferably made of a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide). The transparent electrode layer 120 is formed by, for example, a sputtering method.

(薄膜形成用材料)
本発明に係る薄膜形成用材料は、加熱により蒸気化し、該蒸気が冷却により基材9上に着膜可能であれば各種材料を使用できるが、常温で固体であり、かつ、粉体として本発明の蒸着装置に導入できる材料であることが、本発明の効果を十分に発揮せしめる観点から好ましく、例えば、有機EL素子を構成する有機EL材料等を挙げることができる。
(Thin film forming materials)
The material for forming a thin film according to the present invention can be used as long as the material is vaporized by heating and the vapor can be deposited on the substrate 9 by cooling. A material that can be introduced into the vapor deposition apparatus of the invention is preferable from the viewpoint of sufficiently exerting the effects of the present invention, and examples thereof include an organic EL material constituting an organic EL element.

このような本発明に係る薄膜形成用材料は、本発明において、例えば、図1に示すように、材料保管容器311より仕切りバルブ508、上部材料移送管401を通じて材料保持部471に補給され、材料保持部471内の薄膜形成用材料は、駆動部491を駆動させることにより、駆動動力が動力伝達機構481を通じて、材料移送部461に伝わり、該動力で材料移送部461が駆動することにより、材料移送部461、材料払出し部451、真空室301の内部雰囲気である材料受送経路441、材料下部受け部431、下部材料移送管411を通じて蒸発室351に移送され、蒸気化され、その後、薄膜形成用材料の蒸気を含む蒸気含有ガスとして製膜室201に供給され、基材9上に着膜する。   In the present invention, such a material for forming a thin film according to the present invention is supplied to the material holding portion 471 from the material storage container 311 through the partition valve 508 and the upper material transfer pipe 401 as shown in FIG. The material for forming a thin film in the holding unit 471 is driven by driving the drive unit 491, so that the driving power is transmitted to the material transfer unit 461 through the power transmission mechanism 481, and the material transfer unit 461 is driven by the power. It is transferred to the evaporation chamber 351 through the transfer portion 461, the material discharge portion 451, the material receiving path 441 which is the atmosphere inside the vacuum chamber 301, the material lower receiving portion 431, and the lower material transfer pipe 411, and is vaporized, and then a thin film is formed. The vapor-containing gas containing the material vapor is supplied to the film forming chamber 201 and deposited on the substrate 9.

ここで、導入した薄膜形成用材料の内、当該着膜に寄与する材料の比率を、一般に着膜効率と呼称しており、計算の基準の取り方により様々な値となるが、同一材料のみを長時間蒸着し安定化した場合の定常状態の、そして基材9がこれを載置するステージと同じ面積を有するとして着膜する量の、導入した材料が消費される量に対する割合を、絶対的な着膜効率と定義でき、蒸着装置の性能評価尺度の一つとできる。   Here, among the introduced thin film forming materials, the ratio of the material that contributes to the film deposition is generally called film deposition efficiency, and various values can be obtained depending on the calculation criteria. The ratio of the amount of film deposited as a steady state when the substrate 9 is deposited and stabilized for a long time and the substrate 9 having the same area as the stage on which the substrate 9 is placed to the amount of consumed material is absolutely It can be defined as a typical deposition efficiency and can be one of the performance evaluation scales of the vapor deposition apparatus.

(蒸発装置3)
本発明に係る蒸発装置3は、薄膜形成用材料の蒸気を含む蒸気含有ガスを発生させ、発生させた蒸気含有ガスを製膜室に供給する装置であり、蒸発室351に薄膜形成用材料を供給する材料供給系4、及び薄膜形成用材料が実際に蒸発する場所である蒸発室351を含み、当該材料供給系4は、材料保管容器311、材料吐出部5、及び蒸発室351を含む。
(Evaporation device 3)
The evaporation apparatus 3 according to the present invention is an apparatus that generates a vapor-containing gas containing the vapor of the thin film forming material and supplies the generated vapor-containing gas to the film forming chamber, and the thin film forming material is supplied to the evaporation chamber 351. The material supply system 4 includes an evaporation chamber 351 that is a place where the thin film forming material is actually evaporated. The material supply system 4 includes a material storage container 311, a material discharge unit 5, and an evaporation chamber 351.

(材料保管容器311)
本発明に係る材料保管容器311は、薄膜形成用材料を一時的に保管する容器であり、薄膜形成用材料を保管する保管空間を備える。
(Material storage container 311)
The material storage container 311 according to the present invention is a container for temporarily storing a thin film forming material, and includes a storage space for storing the thin film forming material.

このような本発明に係る材料保管容器311は、当該保管空間内において保管中の薄膜形成用材料を、脱気する機能、及び、当該脱気用減圧の状態で攪拌する機能を有し、このことが本発明の特徴の一つである。   Such a material storage container 311 according to the present invention has a function of degassing the thin film forming material being stored in the storage space, and a function of stirring the degassing decompression state. This is one of the features of the present invention.

即ち、本発明に係る材料保管容器311は、排気系7により保管空間を減圧する脱気用減圧機構、ガス供給系6から脱気用ガス、好ましくはキャリアガス、を内部に導入する圧入により、保管空間を加圧する加圧機構、薄膜形成用材料を攪拌する攪拌機構321を有し、好ましくは保管中の薄膜形成用材料を脱気する為に加熱する脱気用加熱機構を有し、好ましくは後述する状態把握機構を有し、好ましくは少なくとも一種類以上の薄膜形成用材料を導入可能な材料導入機構381を有す。好ましくは、材料保管容器311は、これと配管やバルブを介して直結された排気系7により、単独で排気可能である。   That is, the material storage container 311 according to the present invention includes a degassing decompression mechanism that decompresses the storage space by the exhaust system 7, and a press-fitting that introduces a degassing gas, preferably a carrier gas, from the gas supply system 6 into the interior. It has a pressurizing mechanism that pressurizes the storage space, a stirring mechanism 321 that stirs the thin film forming material, preferably a degassing heating mechanism that heats to degas the thin film forming material being stored, preferably Has a state grasping mechanism to be described later, and preferably has a material introduction mechanism 381 capable of introducing at least one kind of thin film forming material. Preferably, the material storage container 311 can be evacuated independently by an exhaust system 7 directly connected to the material storage container 311 via a pipe or a valve.

前記攪拌機構321は、例えば、保管空間内部に配置された攪拌子等であり、好ましくは、2種以上の薄膜形成用材料を攪拌・混合する為に用いられる。   The stirring mechanism 321 is, for example, a stirring bar disposed in the storage space, and is preferably used for stirring and mixing two or more kinds of thin film forming materials.

前記脱気用加熱機構は、例えばジャケットヒーター等により、外部から材料保管容器311を、好ましくは温度調節しながら、加熱する機構である。   The degassing heating mechanism is a mechanism for heating the material storage container 311 from the outside, preferably while adjusting the temperature, for example, by a jacket heater or the like.

前記状態把握機構は、CCDカメラ等の観測設備であり、攪拌状態、好ましくは前記混合状態を把握する為に用いられ、例えば、混合された1種類以上の薄膜形成用材料の色の変化を監視することで、適切なタイミングで混合を終了する事ができ、薄膜形成用材料の混合状態を管理することが可能となる。   The state grasping mechanism is an observation facility such as a CCD camera, and is used to grasp the stirring state, preferably the mixed state. For example, the state grasping mechanism monitors the color change of one or more kinds of mixed thin film forming materials. By doing so, mixing can be completed at an appropriate timing, and the mixed state of the thin film forming material can be managed.

(材料吐出部5)
材料吐出部5は、少なくとも、材料保管容器311から薄膜形成用材料を受入れる材料供給装置331、及び吐出口を少なくとも含み、当該吐出口から吐出により蒸発室351に薄膜形成用材料を供給し、高温となる蒸発室351からの熱を遮断する観点から、好ましくは内部を減圧保持可能な真空室301である。
(Material discharge part 5)
The material discharge unit 5 includes at least a material supply device 331 that receives a material for forming a thin film from the material storage container 311 and a discharge port. The material discharge unit 5 supplies the thin film formation material to the evaporation chamber 351 by discharge from the discharge port. From the viewpoint of shutting off heat from the evaporation chamber 351, the vacuum chamber 301 is preferably capable of holding the inside under reduced pressure.

即ち、前記材料供給装置331は、材料吐出部5である真空室301の内部に格納されていることが好ましく、前記吐出口は、好ましくは真空室301の内面の、好ましくは底面の孔であり、その場合、当該吐出口は、真空室301が有する材料下部受け部431に含まれ、このような、材料吐出部5を用いることで、いずれも後述する、材料保持部471に保持された薄膜形成用材料を、材料移送部461により、材料保持部471と材料払出し部451を等圧の状態で、移送することができるので、蒸発室351に供給される薄膜形成用材料の供給速度を安定させることができる。   That is, it is preferable that the material supply device 331 is stored inside the vacuum chamber 301 which is the material discharge unit 5, and the discharge port is preferably a hole on the inner surface of the vacuum chamber 301, preferably on the bottom surface. In this case, the discharge port is included in the lower material receiving portion 431 of the vacuum chamber 301. By using such a material discharge portion 5, a thin film held in a material holding portion 471, both of which will be described later. Since the forming material can be transferred by the material transfer unit 461 in a state where the material holding unit 471 and the material discharging unit 451 are at an equal pressure, the supply speed of the thin film forming material supplied to the evaporation chamber 351 is stabilized. Can be made.

この場合、前記材料払出し部、及び前記吐出口との間の薄膜形成用材料が流通する当該真空室内301の空間を材料送受経路441としたとき、材料受送経路441の経路断面積は、真空室301内面の当該断面の面積の1/10以下であれば、材料保持部471と材料払出し部451とを均圧に維持することが容易であり好ましい。   In this case, when the space in the vacuum chamber 301 in which the material for forming a thin film between the material discharge part and the discharge port flows is defined as a material transmission / reception path 441, the path cross-sectional area of the material delivery path 441 is a vacuum. If it is 1/10 or less of the area of the cross section of the inner surface of the chamber 301, it is easy and easy to maintain the material holding part 471 and the material discharging part 451 at equal pressure.

前記吐出口は、下部材料移送管411を通じて蒸発室351の内部と連通し、蒸発室351に薄膜形成用材料を、好ましくは、粉体として、吐出する。   The discharge port communicates with the inside of the evaporation chamber 351 through the lower material transfer pipe 411, and discharges the material for forming a thin film into the evaporation chamber 351, preferably as a powder.

前記材料下部受け部431は、材料供給装置331より払い出された薄膜形成用材料を効率よく受け入れる観点から、好ましくは、真空室301の内側に大開口し、吐出口を小開口とする漏斗状であり、当該吐出口は前記下部材料移送管411の材料吐出部5側の入り口であり、この場合、真空室301の内部雰囲気を介して薄膜形成用材料は材料下部受け部431に向かって吐出される。   From the viewpoint of efficiently receiving the material for forming a thin film discharged from the material supply device 331, the material lower receiving portion 431 preferably has a funnel shape with a large opening inside the vacuum chamber 301 and a small discharge opening. The discharge port is an entrance on the material discharge part 5 side of the lower material transfer pipe 411. In this case, the thin film forming material is discharged toward the material lower receiving part 431 through the internal atmosphere of the vacuum chamber 301. Is done.

さらに好ましくは、ガス供給系6よりキャリアガスの一部を真空室301に供給することができる構造であれば、材料移送配管411内で薄膜形成用材料が付着することを抑えられ、また、蒸発室351で発生する蒸気含有ガスが、真空室301に逆流することを防ぐことができ、真空室301の汚染が防止できることを通じ、製膜された薄膜の品質が高いレベルで維持され易くなる。   More preferably, the structure capable of supplying a part of the carrier gas from the gas supply system 6 to the vacuum chamber 301 can suppress the adhesion of the material for forming a thin film in the material transfer pipe 411 and can evaporate. The vapor-containing gas generated in the chamber 351 can be prevented from flowing back into the vacuum chamber 301, and contamination of the vacuum chamber 301 can be prevented, so that the quality of the formed thin film can be easily maintained at a high level.

さらに好ましくは、排気系7により、真空室301を個別に排気可能とする構造であれば、内部に保管された薄膜形成用材料から脱離した水分等の不純物ガスを排気することが容易となる。   More preferably, if the vacuum system 301 can be individually evacuated by the exhaust system 7, it becomes easy to exhaust impurity gas such as moisture desorbed from the thin film forming material stored inside. .

(材料供給装置331)
本発明に係る材料供給装置331は、蒸発室351に定量的に薄膜形成用材料を供給する装置であり、好ましくは真空室301内部に収容され、その場合好ましくは、真空室301内で材料供給装置支持部341により支持される。
(Material supply device 331)
The material supply device 331 according to the present invention is a device that quantitatively supplies a material for forming a thin film to the evaporation chamber 351, and is preferably housed in the vacuum chamber 301. In this case, preferably, the material supply is performed in the vacuum chamber 301. It is supported by the device support part 341.

材料供給装置331が材料供給装置支持部341により支持される場合、当該材料供給装置支持部341が秤量機構を有することが好ましく、材料供給装置331が材料供給装置支持部341を介してのみ真空室301内で保持される機構であればより好ましく、材料供給装置331に保持されている薄膜形成用材料の重量を計測できるので、より正確に薄膜形成用材料の移送量を制御することが可能となり、基材9上に得られる膜厚の制御が容易となる。   When the material supply device 331 is supported by the material supply device support part 341, the material supply device support part 341 preferably has a weighing mechanism, and the material supply device 331 has a vacuum chamber only via the material supply device support part 341. It is more preferable if the mechanism is held in 301. Since the weight of the thin film forming material held in the material supply device 331 can be measured, the transfer amount of the thin film forming material can be controlled more accurately. The film thickness obtained on the substrate 9 can be easily controlled.

このような材料供給装置331は、材料供給装置331は、材料保管容器311より上部材料移送管401を介し、好ましくはさらに真空室301の内部雰囲気を介し、薄膜形成用材料を受入れ可能な材料上部受け部421、受け入れた薄膜形成用材料を一時的に保持する材料保持部471、材料保持部471に保持された薄膜形成用材料を、後述する材料払出し部に定量的に移送する材料移送部461、当該移送された薄膜形成用材料をそのままを吐出口に払出し可能な材料払出し部451を有す。   Such a material supply device 331 is configured so that the material supply device 331 can receive the material for forming a thin film through the upper material transfer pipe 401 from the material storage container 311, preferably further through the internal atmosphere of the vacuum chamber 301. The receiving part 421, the material holding part 471 that temporarily holds the received thin film forming material, and the material transfer part 461 that quantitatively transfers the thin film forming material held in the material holding part 471 to a material dispensing part described later. The material delivery unit 451 is capable of delivering the transferred thin film forming material as it is to the discharge port.

材料吐出部5が真空室301である場合に、材料上部受け部421は、当該真空室301の機密性を維持した状態で、材料保管容器311から順に、上部材料移送管401、真空室301の内部雰囲気を介して、薄膜形成用材料を受け入れることが好ましく、材料下部受け部431は、当該真空室301の機密性を維持した状態で、材料払出し部451から、真空室301の内部雰囲気を介して、薄膜形成用材料を受け入れることが好ましい。   When the material discharge unit 5 is the vacuum chamber 301, the material upper receiving unit 421 maintains the confidentiality of the vacuum chamber 301 in order from the material storage container 311 in order of the upper material transfer pipe 401 and the vacuum chamber 301. The material for forming a thin film is preferably received via the internal atmosphere, and the material lower receiving portion 431 is supplied from the material dispensing portion 451 via the internal atmosphere of the vacuum chamber 301 while maintaining the confidentiality of the vacuum chamber 301. Thus, it is preferable to accept a thin film forming material.

材料供給装置331は、さらに、材料移送部461を駆動するための駆動部491、及び駆動部491より材料移送部461に動力を伝達する動力伝達機構481を有する。   The material supply device 331 further includes a drive unit 491 for driving the material transfer unit 461 and a power transmission mechanism 481 that transmits power from the drive unit 491 to the material transfer unit 461.

動力伝達機構481は、例えば図4および図5に示すように、駆動側シャフト601と被駆動側シャフト611より構成され、駆動側シャフト601は、真空室301の壁面を、真空室301の機密性を維持できる機構で貫通して外部の駆動部491と連結し、かつ上下動することで、図6に示すように、被駆動側シャフト611と連結し、駆動部491を稼動させることで、材料移送部461に動力を伝達し、材料保持部471内の薄膜形成用材料を、材料払出し部451に水平移送することが可能である。   For example, as shown in FIGS. 4 and 5, the power transmission mechanism 481 includes a driving side shaft 601 and a driven side shaft 611, and the driving side shaft 601 uses the wall surface of the vacuum chamber 301 as the confidentiality of the vacuum chamber 301. As shown in FIG. 6, it is connected to the driven side shaft 611 and the drive unit 491 is operated by moving up and down to connect with the external drive unit 491 and moving up and down. Power can be transmitted to the transfer unit 461, and the thin film forming material in the material holding unit 471 can be horizontally transferred to the material dispensing unit 451.

(蒸発室351)
本発明に係る蒸発室351は、吐出口から、好ましくは、粉体として、吐出され供給された薄膜形成用材料を蒸気化し、生成された蒸気含有ガスを、蒸気含有ガス移送部を介して製膜室201に供給する。
(Evaporation chamber 351)
The evaporation chamber 351 according to the present invention vaporizes the thin film forming material discharged and supplied from the discharge port, preferably as a powder, and produces the generated vapor-containing gas via the vapor-containing gas transfer unit. Supply to the membrane chamber 201.

前記蒸発室351は、ガス供給系6より加熱されたキャリアガスを導入可能であることが好ましく、より好ましくは、粉体として供給された薄膜形成用材料は、粉体として蒸発室351の底に滞留しない状態で、前記加熱キャリアガスによりフラッシュ蒸発される。   The evaporation chamber 351 is preferably capable of introducing a carrier gas heated from the gas supply system 6, and more preferably, the thin film forming material supplied as a powder is supplied to the bottom of the evaporation chamber 351 as a powder. The liquid is flash-evaporated by the heated carrier gas without staying.

ここで、蒸発室351は、前記加熱キャリアガスと薄膜形成用材料との熱交換を効率よく行う観点から、らせん状の配管で構成されてることが好ましく、当該らせん状の配管は、その内周および外周から均一に加熱されるようシステム構成されていることがより好ましい。   Here, the evaporation chamber 351 is preferably formed of a spiral pipe from the viewpoint of efficiently performing heat exchange between the heated carrier gas and the thin film forming material, and the spiral pipe has an inner circumference. It is more preferable that the system is configured to be heated uniformly from the outer periphery.

さらに、蒸発室351は、これと配管やバルブを介して直結された排気系7により、単独で排気可能であることが好ましく、このようにすることで、例えば蒸発室351内部を加熱キャリアガスで個別にクリーニングすることが可能となるため、製膜された膜の中の不純物量が低く維持されるので、膜品質が高レベルで安定維持されるの観点から好ましい。例えば、図1において、蒸発室351は、排気バルブ215を介し、排気系7に直結している。   Furthermore, it is preferable that the evaporation chamber 351 can be evacuated independently by an exhaust system 7 directly connected to the evaporation chamber 351 via a pipe or a valve. By doing so, for example, the inside of the evaporation chamber 351 can be heated with a heated carrier gas. Since individual cleaning is possible, the amount of impurities in the formed film is kept low, which is preferable from the viewpoint that the film quality is stably maintained at a high level. For example, in FIG. 1, the evaporation chamber 351 is directly connected to the exhaust system 7 via the exhaust valve 215.

またさらに、蒸発室351内の圧力は、材料蒸発効率を十分なものに維持せしめる観点から、制御可能であることが好ましく、この制御を可能とする為に、蒸気含有ガス移送部の経路に配された仕切りバルブは、図1おいては仕切りバルブ514は、開度調整が可能なものであることが好ましい。   Furthermore, the pressure in the evaporation chamber 351 is preferably controllable from the viewpoint of maintaining a sufficient material evaporation efficiency. In order to enable this control, the pressure in the vapor-containing gas transfer unit is arranged. In FIG. 1, it is preferable that the partition valve 514 is capable of adjusting the opening degree.

(ガス供給系6)
本発明に係るガス供給系6は、アルゴンや窒素等の不活性ガスやクリーニング用のガス、あるいは、それらを任意の比率で混合した混合ガスを、複数の装置に供給可能な設備であり、仕切りバルブ501、502,503、504、505、506、507、508、509、511、512、513・・・や、マスフローコントローラー371、372、373、374、375・・・、熱交換器361、362、363・・・を含むことができ、例えば、熱交換器を介すことで加熱されたキャリアガスを供給可能であり、他にも、吹き付けガス(冷却ガス)や脱気用ガス、押出し用ガスとして、各種ガスを供給可能とすることができる。
(Gas supply system 6)
The gas supply system 6 according to the present invention is a facility capable of supplying an inert gas such as argon or nitrogen, a cleaning gas, or a mixed gas obtained by mixing them at an arbitrary ratio to a plurality of apparatuses, Valves 501, 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508, 509, 511, 512, 513, etc., mass flow controllers 371, 372, 373, 374, 375, etc., heat exchangers 361, 362 , 363... Can be supplied, for example, heated carrier gas can be supplied through a heat exchanger, and in addition, blowing gas (cooling gas), degassing gas, for extrusion Various gases can be supplied as the gas.

例えば、好ましい本発明の実施態様である図1の蒸着装置1は、バイパスキャリアガス流送部8を備え、このガス供給系6は熱交換器374を含み、バイパスキャリアガス流送部8より流送される加熱されたキャリアガスは、蒸発装置3を含む蒸発システム30の加熱キャリアガス流送系統より供給される加熱キャリアガス、及び薄膜形成用材料の蒸気を含む蒸気含有ガスとは別に、また、これと共に製膜室201に供給可能であることが好ましく、さらに、バイパスキャリアガス流送部8より、加熱されたキャリアガス単独でも製膜室201に供給可能であることがより好ましい。   For example, the vapor deposition apparatus 1 of FIG. 1 which is a preferred embodiment of the present invention includes a bypass carrier gas flow section 8, and this gas supply system 6 includes a heat exchanger 374, and the flow from the bypass carrier gas flow section 8. The heated carrier gas sent is separate from the heated carrier gas supplied from the heated carrier gas flow system of the evaporation system 30 including the evaporator 3 and the vapor-containing gas containing the vapor of the thin film forming material. In addition, it is preferable that it can be supplied to the film forming chamber 201 together with this, and it is more preferable that the heated carrier gas alone can be supplied to the film forming chamber 201 from the bypass carrier gas flow section 8.

(加熱キャリアガス)
本発明に係る加熱キャリアガスは、特に、蒸発室351にて薄膜形成用材料を蒸気化する前記加熱されたキャリアガスであり、具体的には例えば、100℃〜700℃程度に、加熱された窒素ガス、アルゴンガス等であり、不活性ガスであることが好ましく、より好ましくは窒素ガスである。
(Heating carrier gas)
The heated carrier gas according to the present invention is the heated carrier gas that vaporizes the material for forming a thin film in the evaporation chamber 351, specifically, for example, heated to about 100 ° C. to 700 ° C. Nitrogen gas, argon gas, etc., preferably inert gas, more preferably nitrogen gas.

図1においては、熱交換器362と下部材料移送管411を通じて、加熱キャリアガスと薄膜形成用材料が蒸発室351に供給され、ここで蒸気含有ガスが生成される。   In FIG. 1, the heated carrier gas and the thin film forming material are supplied to the evaporation chamber 351 through the heat exchanger 362 and the lower material transfer pipe 411, where a vapor-containing gas is generated.

前記熱交換器としては、スタティックミキサー型のガス配管を用いることが好ましく、配管内部のエレメントとキャリアガスが接触して加熱されるので、熱交換効率が向上できる。   As the heat exchanger, it is preferable to use a static mixer type gas pipe, and since the element inside the pipe and the carrier gas are heated in contact with each other, the heat exchange efficiency can be improved.

なお、加熱キャリアガスと接触する各機器、配管、バルブ等は、その温度を維持する為、適宜必要なリボンヒーターやジャケットヒーター等によって加熱し、適切な制御方法で調温することが重要であり、特に、蒸気含有ガスを流送したり、これが逆流してくる部位については、蒸発した材料の固着、及び材料劣化を抑制するため、このような温調が重要である。   In order to maintain the temperature of each device, piping, valve, etc. in contact with the heated carrier gas, it is important to heat them with the necessary ribbon heater, jacket heater, etc., and adjust the temperature with an appropriate control method. In particular, such temperature control is important for the portion where the vapor-containing gas is flowed or the portion where the vapor flows back in order to suppress the sticking of the evaporated material and the material deterioration.

(排気系7)
本発明に係る排気系7は、ドライポンプ等の真空排気ポンプや、これと製膜室201や蒸発装置3、ガス供給系6等とを接続する配管やバルブ等から構成され、接続される設備の用途に応じて、適切な真空排気ポンプを選択する必要があり、それぞのれの設備が個別の排気系7を備えることが好ましい。
(Exhaust system 7)
The exhaust system 7 according to the present invention includes a vacuum exhaust pump such as a dry pump, and pipes and valves that connect the vacuum exhaust pump and the film forming chamber 201, the evaporation device 3, the gas supply system 6 and the like, and are connected to the equipment. Depending on the application, it is necessary to select an appropriate evacuation pump, and it is preferable that each facility has a separate evacuation system 7.

このような排気系7に係るバルブとして、図1には、排気バルブ213、214、215が例示されており、これらの各々を通じて材料保管容器311、材料吐出部5、及び蒸発室351を個別に排気可能な好ましい例となっており、排気バルブ211、212も例示されており、これらの各々を通じて製膜室201、及び蒸気含有ガス供給系を個別に排気可能な好ましい例となっており、このような排気系7は、1つのポンプにより切り替えて複数を排気しても良く、個別のポンプにより排気してもよく、このような排気バルブは、ポンプ性能を十分に発揮せしめ、到達真空度を高め高品質の薄膜を製膜する観点から、仕切りバルブよりコンダクタンスが大きいものであることが好ましい。   FIG. 1 illustrates exhaust valves 213, 214, and 215 as such valves related to the exhaust system 7, and the material storage container 311, the material discharge unit 5, and the evaporation chamber 351 are individually connected through these valves. Exhaust valves 211 and 212 are also illustrated as examples that can be evacuated, and the film forming chamber 201 and the vapor-containing gas supply system can be individually evacuated through these, respectively. Such an exhaust system 7 may be switched by a single pump and exhausted by a plurality of pumps, or may be exhausted by individual pumps. Such an exhaust valve exhibits sufficient pump performance and achieves ultimate vacuum. From the viewpoint of forming a high-quality thin film, the conductance is preferably larger than that of the partition valve.

またさらに、製膜室201、蒸発装置3にそれぞれ単独の排気系7を接続する方が、製膜室201と蒸発装置3を個別に排気することができるため好ましい。このような装置構成とすることで、例えば、薄膜形成用材料の蒸発が不安定な間は仕切りバルブ212を通じて排気系7に流送し、前記蒸発が安定した後に、仕切りバルブ514を通じて蒸着ヘッド231へ流送することができる。   Furthermore, it is preferable to connect a single exhaust system 7 to each of the film forming chamber 201 and the evaporation apparatus 3 because the film forming chamber 201 and the evaporation apparatus 3 can be individually exhausted. With such an apparatus configuration, for example, while the evaporation of the thin film forming material is unstable, it is sent to the exhaust system 7 through the partition valve 212, and after the evaporation is stabilized, the vapor deposition head 231 is passed through the partition valve 514. Can be streamed to.

またさらに、製膜室201と排気系7を繋ぐ排気バルブ211は、開度コントロールが可能なバルブである方が、製膜室内部の圧力調整により製膜速度等をコントロールできるため好ましい。   Furthermore, it is preferable that the exhaust valve 211 connecting the film forming chamber 201 and the exhaust system 7 is a valve whose opening degree can be controlled because the film forming speed can be controlled by adjusting the pressure in the film forming chamber.

製膜室201は、ドライポンプ、TMP(ターボ分子ポンプ)やCP(クライオポンプ)を用いて、製膜室201内を高真空排気できることが好ましく、例えば製膜室内部の残留水分等を除去可能となり、薄膜の品質向上の観点から好ましい。   The film forming chamber 201 is preferably capable of evacuating the film forming chamber 201 using a dry pump, TMP (turbo molecular pump) or CP (cryo pump), for example, removing residual moisture in the film forming chamber. Therefore, it is preferable from the viewpoint of improving the quality of the thin film.

(製膜方法)
以下本発明の蒸着装置を用いた製膜方法の具体例を説明する。
(Film forming method)
Hereinafter, specific examples of the film forming method using the vapor deposition apparatus of the present invention will be described.

まず、材料導入機構381を介して材料保管容器311に薄膜形成用材料を適量充填し密閉する。なお共蒸着を実施する場合、事前に使用する薄膜形成用材料同士の重量比率を調整する方が好ましい。次に、排気バルブ(1)213を開け、排気系7を用いて材料保管用器311を真空排気し、材料脱気を実施する。なお、排気バルブ(1)213は、排気時に材料保管容器311内の急激な圧力変動によって内部の薄膜形成用材料が舞上ることを抑制するため、開度調整が可能であり、減圧速度をコントロールできる方が好ましい。   First, the material storage container 311 is filled with an appropriate amount of a thin film forming material via the material introduction mechanism 381 and sealed. When co-evaporation is performed, it is preferable to adjust the weight ratio between the thin film forming materials used in advance. Next, the exhaust valve (1) 213 is opened, the material storage device 311 is evacuated by using the exhaust system 7, and the material is deaerated. The exhaust valve (1) 213 is capable of adjusting the opening degree and controlling the pressure reduction speed in order to prevent the internal thin film forming material from flying up due to sudden pressure fluctuation in the material storage container 311 during exhaust. It is preferable to be able to.

真空排気は、ドライポンプ、ターボ分子ポンプ、もしくはクライオポンプを用いて高真空排気を実施し、有機ELデバイス等の特性低下に繋がる残留水分等を極力除去することが好ましい。材料脱気は、加熱機構を用いて、材料保管容器311を薄膜形成用材料の分解劣化に影響しない範囲で加熱することで、脱気に要する時間を短縮することができる。また、好ましくは加熱中に、攪拌機構321を併せて使用することにより、薄膜形成材料の脱気効率を向上させ、脱気に要する時間をさらに短縮することが可能であり、また例えば、複数種類の薄膜形成用材料を充填した場合でも薄膜形成用材料同士を材料保管容器311内で混合することができる。   The vacuum evacuation is preferably performed by high vacuum evacuation using a dry pump, a turbo molecular pump, or a cryopump to remove as much as possible residual moisture or the like that leads to deterioration in characteristics of the organic EL device or the like. In the material degassing, the time required for degassing can be shortened by heating the material storage container 311 using a heating mechanism in a range that does not affect the degradation of the thin film forming material. Moreover, it is possible to improve the degassing efficiency of the thin film forming material and to further reduce the time required for degassing, preferably by using the stirring mechanism 321 together during heating. Even when the thin film forming materials are filled, the thin film forming materials can be mixed in the material storage container 311.

複数種類の薄膜形成用材料を攪拌機構321を用いて混合する場合、材料保管容器311に備え付けられた観測設備により、例えば混合した薄膜形成用材料の色の変化度合いにより、混合状態を監視することができる。   When a plurality of types of thin film forming materials are mixed using the stirring mechanism 321, the mixing state is monitored by an observation facility provided in the material storage container 311, for example, based on the degree of color change of the mixed thin film forming materials. Can do.

次に、各部に設置したヒーターで各部を所定温度に昇温する。設定温度は、装置の運用方法や特徴に合わせて適宜設定すればよいが、薄膜形成用材料の沸点を下回らない範囲で、なるべく低い温度に設定すると、蒸発材料の固着、及び材料劣化防止の観点から好ましい。   Next, each part is heated to a predetermined temperature by a heater installed in each part. The set temperature may be appropriately set in accordance with the operation method and characteristics of the apparatus. However, if the temperature is set as low as possible within a range not lowering the boiling point of the thin film forming material, it is possible to fix the evaporated material and prevent material deterioration. To preferred.

次に、仕切りバルブ508、及び上部材料移送管401を通じて、材料保管容器311から材料供給装置331に薄膜形成用材料を移送する。なお、事前に、排気バルブ(1)214を介して排気系7により真空室301の圧力を材料保管容器311と同等程度にすることで、薄膜形成用材料を移送する際、材料保管容器311と真空室301の圧力差によって薄膜形成用材料が舞上り、真空室301内を汚染することを抑制できるため好ましい。   Next, the material for forming a thin film is transferred from the material storage container 311 to the material supply device 331 through the partition valve 508 and the upper material transfer pipe 401. In addition, when the pressure in the vacuum chamber 301 is set to the same level as the material storage container 311 by the exhaust system 7 via the exhaust valve (1) 214 in advance, It is preferable because the thin film forming material can be prevented from rising due to the pressure difference in the vacuum chamber 301 and contaminating the vacuum chamber 301.

この場合に、上部材料移送管401内で材料詰まりが発生する場合には、仕切りバルブ503、511を通じてガス供給系6より押出し用ガスを供給し、圧送することができ、また、この場合に、材料供給装置支持部341が秤量機構であれば、材料供給装置331に供給される薄膜形成用材料の供給量を制御できる。   In this case, when material clogging occurs in the upper material transfer pipe 401, the extrusion gas can be supplied from the gas supply system 6 through the partition valves 503 and 511, and can be pumped. If the material supply device support 341 is a weighing mechanism, the supply amount of the thin film forming material supplied to the material supply device 331 can be controlled.

次に、ゲートバルブ241を介して、製膜室201に基材9を投入し、基材支持機構221に載置する。また、基材保持部221内に冷媒を流通させ(251)基材9の冷却を実施する。冷媒には例えばエチレングリコール等が用いられる。さらに、仕切りバルブ501、502、及びマスフローコントローラー(1)375を通じて、基材保持部221より基材9の非製膜面側に向けて所定流量に制御された冷却ガスを直接吹き付け可能な構造(271)とすることで、基材保持部221と基材9の間の対流伝熱により、基材9のより効果的な冷却が期待できるため好ましい。冷却ガスの種類としては、対流伝熱性を高めるため、例えばヘリウム等の熱伝導率が高い気体が好ましい。   Next, the base material 9 is put into the film forming chamber 201 through the gate valve 241 and placed on the base material support mechanism 221. Further, the coolant is circulated in the base material holding part 221 (251), and the base material 9 is cooled. For example, ethylene glycol or the like is used as the refrigerant. Furthermore, through the partition valves 501 and 502 and the mass flow controller (1) 375, a structure in which a cooling gas controlled at a predetermined flow rate can be directly sprayed from the base material holding part 221 toward the non-film-forming surface side of the base material 9 ( 271) is preferable because more effective cooling of the base material 9 can be expected by convective heat transfer between the base material holding part 221 and the base material 9. As the kind of the cooling gas, in order to improve the convective heat transfer property, for example, a gas having a high thermal conductivity such as helium is preferable.

次にマスフローコントローラー(1)373及び熱交換器(1)362等で、キャリアガスを所定流量および温度に制御して蒸発室351等に供給する。また、マスフローコントローラー(1)372でキャリアガスを所定流量に制御して、仕切りバルブ505、509を通じて蒸発室351に供給する。この場合、マスフローコントローラー(1)372で制御されるキャリアガス流量は、蒸発室351で蒸発した薄膜形成用材料の蒸気を含む蒸気含有ガスの逆流を抑える程度の少量でよい。   Next, with the mass flow controller (1) 373, the heat exchanger (1) 362, and the like, the carrier gas is controlled to a predetermined flow rate and temperature and supplied to the evaporation chamber 351 and the like. Further, the carrier gas is controlled to a predetermined flow rate by the mass flow controller (1) 372 and supplied to the evaporation chamber 351 through the partition valves 505 and 509. In this case, the carrier gas flow rate controlled by the mass flow controller (1) 372 may be small enough to suppress the backflow of the vapor-containing gas including the vapor of the thin film forming material evaporated in the evaporation chamber 351.

次に、材料供給装置331より、所定の供給速度で薄膜形成用材料を、材料送受経路441、下部材料移送管411を通じて蒸発室351に供給する。この場合、仕切りバルブ509を、例えばボールバルブとすることで、下部材料移送管411を通る薄膜形成用材料が移送管内で詰まることなく、全量を蒸発室351に供給可能であるため好ましい。   Next, a material for forming a thin film is supplied from the material supply device 331 to the evaporation chamber 351 through the material transfer path 441 and the lower material transfer pipe 411 at a predetermined supply rate. In this case, the partition valve 509 is preferably a ball valve, for example, because the thin film forming material passing through the lower material transfer pipe 411 can be supplied to the evaporation chamber 351 without being clogged in the transfer pipe.

この場合、例えば、蒸発装置351に供給された薄膜形成用材料を全量蒸発させることが可能なキャリアガスの流量、温度、等の諸条件とすることで、薄膜形成用材料の供給速度で、製膜速度を制御することができる。薄膜形成用材料の供給速度は、材料供給装置331の機構により制御することもできるが、好ましくは、秤量機構を有する材料供給装置支持部341を用いることで、より正確に、所定の供給速度に制御できる。   In this case, for example, by making various conditions such as the flow rate and temperature of the carrier gas capable of evaporating the entire amount of the thin film forming material supplied to the evaporation device 351, the production rate can be increased at the supply speed of the thin film forming material. The membrane speed can be controlled. The supply speed of the material for forming a thin film can be controlled by the mechanism of the material supply apparatus 331. However, preferably, the material supply apparatus support section 341 having a weighing mechanism is used to achieve a more accurate predetermined supply speed. Can be controlled.

また、蒸発室351等の内部の圧力は、例えば仕切りバルブ514等の開度を調整し、10000Pa程度に調整することで、能率的に材料蒸発を実施することができる。   Further, the internal pressure of the evaporation chamber 351 or the like can be efficiently evaporated by adjusting the opening of the partition valve 514 or the like to about 10000 Pa, for example.

このようにして、蒸発装置3で発生した薄膜形成用材料の蒸気を含む蒸気含有ガスは、キャリアガスと共に、蒸着ヘッド231より吐出され、基材9上で冷却され析出することで着膜する。   In this manner, the vapor-containing gas containing the vapor of the thin film forming material generated in the evaporation apparatus 3 is discharged from the vapor deposition head 231 together with the carrier gas, and is deposited on the substrate 9 by being cooled and deposited.

この場合、蒸着ヘッド231から吐出されるキャリアガスの流量および温度により、基材9への着膜効率及び着膜分布が変化する。   In this case, the deposition efficiency and deposition distribution on the base material 9 vary depending on the flow rate and temperature of the carrier gas discharged from the vapor deposition head 231.

蒸発装置3のプロセス条件によらず、蒸着ヘッド231から吐出されるキャリアガスの流量及び温度を一定とする場合には、バイパスキャリアガス流送部8より、マスフローコントローラー374及び熱交換器363で、キャリアガスの流量及び温度を適宜制御して製膜室201に流送することで実施できる。   When the flow rate and temperature of the carrier gas discharged from the vapor deposition head 231 are constant regardless of the process conditions of the evaporation apparatus 3, the mass flow controller 374 and the heat exchanger 363 from the bypass carrier gas flow unit 8 This can be carried out by appropriately controlling the flow rate and temperature of the carrier gas and feeding it to the film forming chamber 201.

また、基材9への着膜量を精密にコントロールする場合には、最初は、薄膜形成用材料の蒸気含有ガスを排気バルブ212を通して排気系7に流送し、薄膜形成用材料の蒸発速度安定後に蒸着ヘッド231へ流送する方法が好ましい。   When the amount of film deposited on the substrate 9 is precisely controlled, first, the vapor-containing gas of the thin film forming material is sent to the exhaust system 7 through the exhaust valve 212 to evaporate the thin film forming material. A method of feeding to the vapor deposition head 231 after stabilization is preferable.

製膜終了後は、材料供給装置331を停止し、適宜バルブを閉めるとよい。   After film formation, the material supply device 331 may be stopped and the valve may be closed as appropriate.

本発明の蒸着装置1及び、前述した蒸着方法をを用いれば、一つの蒸発装置3で複数種類の薄膜形成用材料を用いた共蒸着膜を製膜可能である。また、例えば図7に示した機能層130のような多層積層膜であっても、機能層130を形成する層の種類に応じた数の蒸発装置3を設置すれば、本発明の蒸着装置1台で全ての層を製膜可能である。   By using the vapor deposition apparatus 1 of the present invention and the vapor deposition method described above, a single vapor deposition apparatus 3 can form a co-deposition film using a plurality of types of thin film forming materials. For example, even in the case of a multilayer laminated film such as the functional layer 130 shown in FIG. 7, if the number of evaporation apparatuses 3 corresponding to the type of layers forming the functional layer 130 is installed, the vapor deposition apparatus 1 of the present invention. All layers can be formed on a table.

また、図8に示すように、複数の製膜室、ガス供給系、及び排気系7と、蒸発装置3、バイパスキャリアガス流送部8とを適宜組み合わせることで、複数の基材に同時に製膜を進め、生産性を向上させることもできる。   In addition, as shown in FIG. 8, a plurality of film forming chambers, gas supply systems, and exhaust systems 7 are appropriately combined with an evaporation device 3 and a bypass carrier gas flow section 8 to simultaneously manufacture a plurality of substrates. The film can be advanced to improve productivity.

このような本発明の蒸着装置として、図8に示す装置を用いて、加熱キャリアガスの温度が450℃、加熱キャリアガス中に含有される薄膜形成材料の濃度が約200μg/sccm、製膜室201内部の圧力が200Pa、基材9の表面温度が70℃、の条件で薄膜を製膜したところ、絶対的な着膜効率が0.6と算出できる蒸着が可能であった。従来の抵抗加熱等を用いた真空蒸着や、プラズマ放電等を用いた化学気相蒸着に比べ、極めて高効率で製膜可能であった。   As the vapor deposition apparatus of the present invention, using the apparatus shown in FIG. 8, the temperature of the heated carrier gas is 450 ° C., the concentration of the thin film forming material contained in the heated carrier gas is about 200 μg / sccm, and the film forming chamber When a thin film was formed under the conditions that the pressure inside 201 was 200 Pa and the surface temperature of the substrate 9 was 70 ° C., vapor deposition with an absolute film formation efficiency of 0.6 was possible. Compared with conventional vacuum vapor deposition using resistance heating or chemical vapor deposition using plasma discharge or the like, the film could be formed with extremely high efficiency.

1.蒸着装置
2.製膜室、ガス供給系、および排気系
3.蒸発装置
4.材料供給系
5.材料吐出部
6.ガス供給系
7.排気系
8.加熱キャリアガス流送部
9.基材
30.蒸発装置3を含む蒸発システム
101.有機EL装置
111.ガラス基板
121.透明電極層
131.機能層
141.裏面電極層
151.封止部
201.製膜室
211.排気バルブ(1)
221.基材保持部
231.蒸着ヘッド
241.ゲートバルブ
251.冷媒流通機構
261.吹き付け(冷却)ガス
271.ガス吹き付け機構
301.真空室
311.材料保管容器
321.攪拌機構
331.材料協供給装置
341.(材料供給装置)支持部
351.蒸発室
361.熱交換器(1)
371.マスフローコントローラー(1)
381.材料導入機構
401.上部材料移送管
411.下部材料移送管
421.材料上部受け部
431.材料下部受け部
441.材料送受経路
451.材料吐出部
461.材料移送部
471.材料保持部
481.動力伝達機構
491.駆動部
501.仕切りバルブ(1)
511.仕切りバルブ(2)
521.仕切りバルブ(3)
601.駆動側シャフト
611.被駆動側シャフト
701.排気バルブ(2)
711.マスフローコントローラー(2)
721.熱交換器(2)
1. Vapor deposition apparatus 2. Film forming chamber, gas supply system, and exhaust system Evaporator 4 4. Material supply system Material discharge part 6. 6. Gas supply system Exhaust system 8. 8. Heated carrier gas flow section Base material 30. Evaporation system 101 including the evaporation apparatus 3. Organic EL device 111. Glass substrate 121. Transparent electrode layer 131. Functional layer 141. Back electrode layer 151. Sealing part 201. Film forming chamber 211. Exhaust valve (1)
221. Substrate holding part 231. Deposition head 241. Gate valve 251. Refrigerant distribution mechanism 261. Blowing (cooling) gas 271. Gas spray mechanism 301. Vacuum chamber 311. Material storage container 321. Stirring mechanism 331. Material cooperative supply device 341. (Material supply device) Support portion 351. Evaporation chamber 361. Heat exchanger (1)
371. Mass flow controller (1)
381. Material introduction mechanism 401. Upper material transfer pipe 411. Lower material transfer pipe 421. Material upper receiving portion 431. Material lower receiving portion 441. Material transmission / reception path 451. Material discharge unit 461. Material transfer unit 471. Material holding part 481. Power transmission mechanism 491. Drive unit 501. Partition valve (1)
511. Partition valve (2)
521. Partition valve (3)
601. Drive side shaft 611. Driven shaft 701. Exhaust valve (2)
711. Mass flow controller (2)
721. Heat exchanger (2)

Claims (7)

基材を保持可能な基材保持部を備える製膜室、薄膜形成用材料の蒸気を含む蒸気含有ガスを発生させる蒸発装置、ガス供給系、及び排気系を有し、該蒸気含有ガスを基材上に吹き付けることで、該薄膜形成用材料を、該基材上に着膜させる蒸着装置であって、
該蒸発装置が、材料保管容器、材料吐出部、及び蒸発室を含み、かつ、該蒸発室に該薄膜形成用材料を供給する材料供給系を備え、
該材料保管容器が、該薄膜形成用材料を保管する保管空間と、該保管中の該薄膜形成用材料を脱気する為に該保管空間を減圧する脱気用減圧機構、該ガス供給系からのガスの圧入により該保管空間を加圧する加圧機構、及び該薄膜形成用材料を攪拌する攪拌機構と、を有し、かつ、該脱気用減圧の状態で該攪拌が可能であり、
該材料吐出部が、吐出により該蒸発室に該薄膜形成用材料を該供給し、
該蒸発室が、該吐出された該薄膜形成用材料を蒸気化し、かつ、該蒸気含有ガスを該製膜室に供給する、蒸着装置。
A film forming chamber having a substrate holding portion capable of holding a substrate, an evaporation device that generates a vapor-containing gas containing vapor of a thin film forming material, a gas supply system, and an exhaust system, and based on the vapor-containing gas A vapor deposition apparatus for depositing the thin film forming material on the substrate by spraying on the material,
The evaporation device includes a material storage container, a material discharge unit, and an evaporation chamber, and includes a material supply system that supplies the thin film forming material to the evaporation chamber,
From the gas supply system, the material storage container stores a storage space for storing the thin film forming material, a degassing decompression mechanism for depressurizing the storage space to degas the thin film forming material being stored. A pressurizing mechanism for pressurizing the storage space by injecting the gas, and an agitating mechanism for agitating the thin film forming material, and the agitation can be performed in the degassing reduced pressure state.
The material discharge unit supplies the thin film forming material to the evaporation chamber by discharge,
The evaporation apparatus, wherein the evaporation chamber vaporizes the discharged thin film forming material and supplies the vapor-containing gas to the film forming chamber.
前記蒸発室が、前記ガス供給系より加熱されたキャリアガスを導入可能で有り、かつ、粉体として前記吐出により供給された前記薄膜形成用材料が、該加熱キャリアガスによりフラッシュ蒸発され、該粉体として前記蒸発室の底に滞留しない状態で、前記蒸気化する、請求項1に記載の蒸着装置。   The evaporation chamber is capable of introducing a carrier gas heated from the gas supply system, and the thin film forming material supplied by discharge as powder is flash-evaporated by the heated carrier gas, and the powder The vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the vaporization is performed in a state where the vapor does not stay in a bottom of the evaporation chamber as a body. 前記材料吐出部が、その内部を前記排気系により減圧に保持可能な真空室であって、その内部に材料供給装置を備え、かつ、その内面の孔であって、前記蒸発室の内部と連通し、前記蒸発室に前記薄膜形成用材料を前記吐出する孔を吐出口として備える材料下部受け部を含む真空室であり、かつ、
該材料供給装置が、前記材料保管容器より前記薄膜形成用材料を受入れ可能な材料上部受け部、及び、該材料下部受け部に該薄膜形成用材料を払出し可能な材料払出しを有する、請求項1、又は2に記載の蒸着装置。
The material discharge unit is a vacuum chamber capable of maintaining the inside thereof at a reduced pressure by the exhaust system, and is provided with a material supply device therein, and is a hole on an inner surface thereof, and communicates with the inside of the evaporation chamber. A vacuum chamber including a material lower receiving portion provided with, as a discharge port, the hole for discharging the thin film forming material in the evaporation chamber, and
The material supply device has a material upper receiving portion capable of receiving the thin film forming material from the material storage container, and a material discharging capable of discharging the thin film forming material to the material lower receiving portion. Or the vapor deposition apparatus according to 2.
前記材料保管容器が、さらに、前記保管中の前記薄膜形成用材料を脱気する為に加熱する脱気用加熱機構、及び少なくとも一種類以上の前記薄膜形成用材料を外部から導入可能な材料導入機構を有する、請求項1〜3のいずれかに記載の蒸着装置。   The material storage container further introduces a degassing heating mechanism that heats the thin film forming material being stored to deaerate, and at least one kind of the thin film forming material can be introduced from the outside. The vapor deposition apparatus in any one of Claims 1-3 which has a mechanism. 複数の前記蒸発装置を備え、かつ、前記排気系により、各々の前記材料供給系の内部を個別に直接排気可能である、請求項1〜4のいずれかに記載の蒸着装置。   The vapor deposition apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a plurality of the evaporation apparatuses and capable of directly exhausting the inside of each of the material supply systems individually by the exhaust system. 前記基材保持部が、さらに、基材保持部の内部に冷媒を流通する冷媒流通機構、及び前記ガス供給系より供給された吹き付けガスを前記基材方向へ吹き付けるガス吹き付け機構を有する、請求項1〜5のいずれかに記載の蒸着装置。   The base material holding part further includes a refrigerant circulation mechanism that circulates a refrigerant inside the base material holding part, and a gas blowing mechanism that blows a blowing gas supplied from the gas supply system toward the base material. The vapor deposition apparatus in any one of 1-5. 前記材料保管容器が、さらに、前記攪拌の状態を把握する状態把握機構を有する請求項1〜6のいずれかに記載の蒸着装置。 The vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the material storage container further includes a state grasping mechanism for grasping the state of the stirring.
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