JP2019183180A

JP2019183180A - 蒸着装置

Info

Publication number: JP2019183180A
Application number: JP2018070577A
Authority: JP
Inventors: 智宏小野; Tomohiro Ono
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2018-04-02
Filing date: 2018-04-02
Publication date: 2019-10-24

Abstract

【課題】より安定した蒸着を可能とする。【解決手段】電子ビーム４ａを蒸着材料Ｍに照射して加熱し、蒸着により基板Ｂに薄膜を形成する蒸着装置Ａである。蒸着装置Ａは、蒸着材料Ｍを収容するハースライナー３２と、ハースライナー３２が配置される凹部３１ａを有し、また、接地されるハース３１と、を備え、ハースライナー３２の体積抵抗率は、ハース３１の体積抵抗率よりも大きい。また、断熱層３３の体積抵抗率は、ハースライナー３２の体積抵抗率よりも小さく、かつ、ハース３１の体積抵抗率よりも大きい。【選択図】図２

Description

本発明は、蒸着装置に関するものである。

従来から蒸着装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される蒸着装置は、電子ビームを用いた蒸着装置であり、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子の製造過程においては、例えば透光性基板（被蒸着部材）に金属電極（陰極）を形成する際に用いられる。

特開２０１４−２０８８６３号公報

この種の蒸着装置は、ハースに設けられる凹部、あるいはその凹部に配置されるハースライナーに材料を収容し、材料に電子ビームを照射することで加熱し、材料を蒸発あるいは昇華させて蒸着により透光性基板への成膜を行う。材料の収容にハースライナーを用いる場合、電子ビームを照射し続けるとハースライナー表面がマイナスに帯電し、電子ビーム軌道が不安定となってハースライナーに収容される材料に到達できなくなり、蒸着性能が低下するおそれがある。

そこで本発明は、前述の問題点に鑑み、より安定した蒸着が可能な蒸着装置を提供することを目的とするものである。

第１の態様に係る蒸着装置は、前記課題を解決するため、電子ビーム（４ａ）を蒸着材料（Ｍ）に照射して加熱し、蒸着により基板（Ｂ）に薄膜を形成する蒸着装置であって、
前記蒸着材料（Ｍ）を収容するハースライナー（３２）と、
前記ハースライナー（３２）が配置される凹部（３１ａ）を有し、また、接地されるハース（３１）と、を備え、
前記ハースライナー（３２）の体積抵抗率は、前記ハース（３１）の体積抵抗率よりも大きい。

これによれば、ハースライナー３２の表面に帯電した電子をハースライナー３２、ハース３１の順に効率よくアース電位に逃がすことができ、電子ビーム４ａの軌道を安定化させ、より安定した蒸着が可能となる。

また、第１の態様に従属する第２の態様に係る蒸着装置は、前記ハースライナー（３２）と前記凹部（３１ａ）との間に設けられる断熱層（３３）を備え、
前記断熱層（３３）の体積抵抗率は、前記ハースライナー（３２）の体積抵抗率よりも小さく、かつ、前記ハース（３１）の体積抵抗率よりも大きい。

これによれば、ハースライナー３２の表面に帯電した電子をハースライナー３２、断熱層３３、ハース３１の順に効率よくアース電位に逃がすことができ、断熱層３３を用いた場合でも電子ビーム４ａの軌道を安定化させ、より安定した蒸着が可能となる。

以上、本発明によれば、より安定した蒸着が可能となる。

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

以下、本発明の第一の実施形態である蒸着装置Ａを添付図面に基づき説明する。なお、蒸着装置Ａは、一対の電極間に有機層を挟持してなる有機ＥＬ素子の製造過程において、有機層上に形成される背面電極（陰極）を真空蒸着法によって形成するものである。図１は蒸着装置Ａを示す概観図である。

図１において、蒸着装置Ａは、排気ポート１を介して図示しない真空ポンプで高真空に排気された真空室２を有している。各真空室２内の下側には、後述するハース等を有する蒸着源３と、電子銃４と、が配置されている。また、真空室２内の上側には、検出部５と、基板ホルダ６と、回転機構７と、開閉機構８と、が配置されている。基板ホルダ６には、有機ＥＬ素子の形成面が下側、すなわち、蒸着源３を向くように被蒸着部材である透光性の支持基板Ｂが保持される。支持基板Ｂには予め一方の電極や有機層、絶縁膜などが適宜形成される。また、蒸着装置Ａは、真空室２内の電子銃４の出力調整や回転機構７及び開閉機構８の駆動制御を行う制御部１０を備える。また、蒸着装置Ａには、蒸着装置Ａ内に支持基板Ｂを投入する投入室やプラズマ処理を行う前処理室、各室間で支持基板Ｂを移動させる搬送ロボットなどが適宜設けられる。

蒸着源３は、背面電極を構成する金属材料Ｍを収容し、収容した金属材料Ｍに電子ビーム４ａを照射して加熱することで気体とし、真空室２内に配置された支持基板Ｂに向けて放出するものである。金属材料Ｍとしては、低抵抗のアルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）やこれらの合金が用いられる。なお、図２においては、蒸着源３は１個であるが、複数の材料を同時に蒸着（共蒸着）して層を形成する場合は、蒸着源３は複数設けられる。図２は、蒸着源３を示す断面図である。蒸着源３は、ハース３１と、ハースライナー３２と、断熱層３３と、を備える。

ハース３１は、蒸着源３の基部となるものであり、電子ビーム４ａによる加熱によって蒸発しにくい材料、例えば銅（Ｃｕ）からなり、図２中の上向きに開口する凹部３１ａを有する。ハース３１は、図示しない冷却装置により水冷で冷却される。また、ハース３１は、アース電位に接続（接地）される。

ハースライナー３２は、ハース３１の凹部３１ａに配置され、凹部３１ａの形状に沿うように成形された部品であり、図２中の上向きに凹み、金属材料Ｍを直接収容する。ハースライナー３２は、例えば黒鉛（Ｃ）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなる。

断熱層３３は、ハース３１の凹部３１ａとハースライナー３２との間に設けられ、ハースライナー３２からハース３１への熱移動を抑制するものである。断熱層３３は、熱伝導率が低く断熱性の優れた材料からなることが望ましく、例えばハース３１（銅）の熱伝導率が４０３［Ｗ／ｍ・ｋ］、ハースライナー３２（黒鉛、炭化ケイ素）の熱伝導率が概ね２０〜２００［Ｗ／ｍ・ｋ］であるのに対し、６［Ｗ／ｍ・ｋ］以下であることが望ましい。また、断熱層３３は、コンポジット（混合）材料からなることが望ましい。コンポジット（混合）材料にすることで、上述の熱伝導率と後で述べる体積抵抗率が両立できる。ハース３１とハースライナー３２との間に断熱層３３を設けることで、金属材料Ｍの熱がハース３１側に逃げることを抑制し電子ビーム４ａの出力電力を抑えることができる。電子ビーム４ａの出力電力が大きいと、電子ビーム４ａが固体に照射されたときにその表面や固体中から放出される二次電子や電子ビーム４ａが固体に照射された後跳ね返った反射電子が発生しやすくなり、支持基板Ｂ上の有機層などへダメージを与えるおそれがある。断熱層３３により、二次電子や反射電子による有機層などへのダメージの発生を抑えることができる。

また、ハース３１、ハースライナー３２、断熱層３３は、各々の体積抵抗率が、ハースライナー３２、断熱層３３、ハース３１の順に小さくなる（ハースライナー３２＞断熱層３３＞ハース３１）ように設けられる。一例として、ハースライナー３２の体積抵抗率を１×１０^６［Ω・ｃｍ］以下かつ１［Ω・ｃｍ］より大きくし、断熱層３３の体積抵抗率を１［Ω・ｃｍ］以下かつ１×１０^−５［Ω・ｃｍ］より大きくし、ハース３１の体積抵抗率を１×１０^−５［Ω・ｃｍ］以下とする。すなわち、ハースライナー３２の体積抵抗率はハース３１の体積抵抗率よりも大きい。また、断熱層３３の体積抵抗率はハースライナー３２の体積抵抗率よりも小さく、かつ、ハース３１の体積抵抗率よりも大きい。このようにすると、接地されるハース３１に向かって抵抗率が小さくなるため、ハースライナー３２の表面に帯電した電子が効率よくアース電位に放出される。

蒸着源３は、制御部１０より電子銃４に電流が供給されると電子ビーム４ａが金属材料Ｍに照射され、金属材料Ｍを加熱して金属材料Ｍを蒸発あるいは昇華させて蒸着粒子を発生させる。金属材料Ｍの蒸着粒子は、図１の放出経路Ｊ１で示すように蒸着源３のハースライナー３２から支持基板Ｂと検出部４に向かって放出される。

検出部４は、蒸着源３から放出される金属材料Ｍの蒸着粒子の浮遊量（蒸着レート）を検出するための水晶振動子式の膜厚センサからなる。検出部４は、金属材料Ｍの放出経路Ｊ１中に位置するように配設され、金属材料Ｍの蒸着レートに応じた検出データを制御部１０に出力する。

基板ホルダ６は、真空室２の上側に配置され、支持基板Ｂを所定の位置で保持する保持部材である。例えば、支持基板Ｂは、前記搬送ロボットにより基板ホルダ６に配置される。なお、支持基板Ｂの有機ＥＬ素子形成面側には、蒸着エリアを画定するための蒸着マスクが配置されるが、図１においては図示を省略している。基板ホルダ６は、回転機構７の回転軸と連結される。

回転機構７は、ステッピングモータやサーボモータ等の回転駆動部材を備え、その回転軸に基板ホルダ６が連結されている。回転機構７は、制御部１０からの制御信号に基づいて、基板ホルダ６の平面の中心を回転の中心軸（軸線ＡＸ）として基板ホルダ６を所定の速度で回転させて支持基板Ｂを蒸着装置Ａの左右方向に回転させる。

開閉機構８は、真空室２内の蒸着源３と基板ホルダ６との間に設けられるシャッター７ａの開閉動作を行うものであり、制御部１０からの制御信号に基づいてシャッター７ａを開閉させる。シャッター７ａが放出経路Ｊ１を遮断している状態（閉状態）では支持基板Ｂへの蒸着が開始されず、シャッター７ａが放出経路Ｊ１を開放している状態（開状態）で支持基板Ｂへの蒸着が開始される。

制御部１０は、ヒーター３２と回転機構７と開閉機構８とを制御するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等からなる記憶部とを有する。ＣＰＵは、ＲＯＭ内に予め記憶された動作プログラムを読み出し、実行することで、各種ドライバ（図示せず）を介してヒーター３２，回転機構７及び開閉機構８の各々を制御する。また、ＣＰＵは、内蔵されたタイマで適宜、計時を行う。また、前記記憶部には、後述の加熱継続時間を示すデータが予め記憶されている。制御部１０は、検出部４からの検出データを所定周期で入力し、入力した検出データに基づいて金属材料Ｍの蒸着レートを算出し、この算出結果と予め設定される基準値とを比較し、この比較結果に基づいて電子銃４に対する電流量調整等によって電子ビーム４ａの出力制御を行い、金属材料Ｍの蒸着レートを制御する。

以上の各部によって蒸着装置Ａが構成されている。

以上のように本実施形態について説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の追加、変更（構成要素の削除を含む）が可能であることはもちろんである。本発明は、背面電極を形成する蒸着装置Ａのほか、有機ＥＬ素子を構成する他の層（有機層の各層など）を電子ビーム４ａを用いた蒸着によって形成する蒸着装置にも適用することができる。

本発明は、電子ビームを用いた蒸着装置に好適である。

Ａ蒸着装置
Ｂ支持基板
Ｍ金属材料（蒸着材料）
１排気ポート
２真空室
３蒸着源
３１ハース
３１ａ凹部
３２ハースライナー
３３断熱層
４電子銃
４ａ電子ビーム
５検出部
６基板ホルダ
７回転機構
８開閉機構
１０制御手段

Claims

電子ビーム（４ａ）を蒸着材料（Ｍ）に照射して加熱し、蒸着により基板（Ｂ）に薄膜を形成する蒸着装置であって、
前記蒸着材料（Ｍ）を収容するハースライナー（３２）と、
前記ハースライナー（３２）が配置される凹部（３１ａ）を有し、また、接地されるハース（３１）と、を備え、
前記ハースライナー（３２）の体積抵抗率は、前記ハース（３１）の体積抵抗率よりも大きい、
蒸着装置。
前記ハースライナー（３２）と前記凹部（３１ａ）との間に設けられる断熱層（３３）を備え、
前記断熱層（３３）の体積抵抗率は、前記ハースライナー（３２）の体積抵抗率よりも小さく、かつ、前記ハース（３１）の体積抵抗率よりも大きい、
請求項１に記載の蒸着装置。