JP2021031753A - Vapor deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の蒸着源を備えた蒸着装置に関する。 The present invention relates to a vapor deposition apparatus including a plurality of vapor deposition sources.
近年、有機発光素子は、低電圧駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。このような発光素子を構成する有機材料には、高分子と低分子がある。低分子材料を用いた発光素子は、通常、真空蒸着法により形成する。有機発光素子は複数の機能層からできており、機能層としては、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などがあり、これらが陽極と陰極の間に順次蒸着により形成される。
一般的に用いられる蒸着装置には、インライン型とクラスター型がある。インライン型は、大判基板の成膜に適しており、一方でクラスター型は、小型から大型基板まで、用途に合わせた対応が可能である。また、発光素子の層構成変更に対しても、蒸着室の追加が容易であり、柔軟に対応が可能である。クラスター型の蒸着装置においては、クロスコンタミネーション、タクト等を考慮した場合、各層ごとにチャンバーを設けることが基本的には望ましい。しかしながら、装置コストを抑え、且つ装置の小型化のために蒸着室の数を減らしたり、或いは複数の材料を同時蒸着したりするために、同一チャンバー内で異なる複数の材料を蒸着する場合がある。
特許文献1には、複数の蒸着源を備えたクラスター型の蒸着装置が開示されており、係る蒸着装置においては、個々の蒸着源にシャッターが配置され、該シャッターの開閉により、蒸着・非蒸着を制御している。
In recent years, an organic light emitting element has attracted attention as a light emitting element capable of high-luminance light emission by low voltage drive. Organic materials constituting such light emitting devices include polymers and low molecules. A light emitting device using a low molecular weight material is usually formed by a vacuum vapor deposition method. The organic light emitting device is composed of a plurality of functional layers, and the functional layers include a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and the like, and these are sequentially vapor-deposited between the anode and the cathode. Is formed by.
Generally used vapor deposition equipment includes in-line type and cluster type. The in-line type is suitable for film formation of large-format substrates, while the cluster type can be used for various applications from small to large substrates. Further, even if the layer structure of the light emitting element is changed, it is easy to add a vapor deposition chamber, and it is possible to flexibly respond to it. In a cluster type vapor deposition apparatus, it is basically desirable to provide a chamber for each layer in consideration of cross-contamination, tact, and the like. However, in order to reduce the equipment cost and reduce the number of vapor deposition chambers for miniaturization of the equipment, or to simultaneously deposit a plurality of materials, different materials may be deposited in the same chamber. ..
特許文献1に開示されているように、複数の蒸着源を有するインライン型の蒸着装置においては、蒸着源の選択をシャッターの開閉で制御している。
一方、一つの蒸着室内で複数層を順次形成する場合には、タクト短縮のため、各蒸着源の蒸着レートが変動しないよう常にモニターで蒸着レートを測定し、制御しておくことが望ましい。しかしながら、シャッターが蒸着源に近い場合、シャッターが閉じている状態では、シャッターが邪魔をして蒸着レートを膜厚センサーでモニターすることができない。従って、シャッターが閉じている時でも蒸着レートをモニターするためには、シャッターを蒸着源からある程度離す必要がある。そして、シャッターを蒸着源から離した状態で、シャッターが閉じている時に被蒸着基板に蒸着源からの蒸発物の付着を防止するためには、シャッターのサイズを大きくする必要がある。
シャッターのサイズを大きくすると、複数のシャッターを同時に開いた場合にシャッター同士が干渉しないように、隣り合う蒸着源の間隔を広げる必要があり、蒸着室のサイズの大型化を招くという問題があった。
本発明の課題は、複数の蒸着源と、個々の蒸着源に対応するシャッターと、を有するクラスター型の蒸着装置において、装置の大型化を招くことなく、常時蒸着レートをモニターすることができる構成を提供することにある。
As disclosed in
On the other hand, when a plurality of layers are sequentially formed in one vapor deposition chamber, it is desirable to constantly measure and control the vapor deposition rate with a monitor so that the vapor deposition rate of each vapor deposition source does not fluctuate in order to shorten the tact. However, when the shutter is close to the vapor deposition source, when the shutter is closed, the shutter interferes and the vapor deposition rate cannot be monitored by the film thickness sensor. Therefore, in order to monitor the deposition rate even when the shutter is closed, it is necessary to move the shutter away from the deposition source to some extent. Then, in order to prevent the evaporation from the vapor deposition source from adhering to the substrate to be vapor-deposited when the shutter is closed with the shutter away from the vapor deposition source, it is necessary to increase the size of the shutter.
When the size of the shutter is increased, it is necessary to widen the distance between adjacent vapor deposition sources so that the shutters do not interfere with each other when a plurality of shutters are opened at the same time, which causes a problem that the size of the vapor deposition chamber is increased. ..
An object of the present invention is a configuration in which a cluster-type vapor deposition apparatus having a plurality of vapor deposition sources and shutters corresponding to individual vapor deposition sources can constantly monitor the vapor deposition rate without inviting an increase in size of the apparatus. Is to provide.
本発明は、水平方向に並んで配置した二つの蒸着源と、前記二つの蒸着源のそれぞれの開口部の上方に配置された二つのシャッターと、を有する蒸着装置であって、
前記二つのシャッターは、互いに高さが異なり、且つ、水平方向に移動することにより開閉し、垂直方向からの平面視において開状態で互いに重なる領域を有し、
前記重なる領域において、前記二つのシャッターの間を隔てる隔壁を有することを特徴とする。
The present invention is a thin-film deposition apparatus including two thin-film deposition sources arranged side by side in the horizontal direction and two shutters arranged above the openings of the two thin-film deposition sources.
The two shutters have different heights and open and close by moving in the horizontal direction, and have regions that overlap each other in the open state in a plan view from the vertical direction.
It is characterized by having a partition wall separating the two shutters in the overlapping region.
本発明によれば、二つのシャッターを互いに異なる高さに設けることで、両シャッターが開いた状態でも互いに干渉することがない。よって、シャッターを蒸着源から離し、且つシャッター自体を大型化しても、二つの蒸着源同士の間隔を広げる必要がなく、装置を大型化するおそれがない。また、二つのシャッターの間に隔壁を設けたことにより、シャッターの高さを異ならせたことによるクロスコンタミネーションなどの不都合も抑制される。 According to the present invention, by providing the two shutters at different heights, they do not interfere with each other even when both shutters are open. Therefore, even if the shutter is separated from the vapor deposition source and the shutter itself is enlarged, it is not necessary to widen the distance between the two vapor deposition sources, and there is no risk of increasing the size of the apparatus. Further, by providing a partition wall between the two shutters, inconveniences such as cross contamination due to different shutter heights can be suppressed.
本発明の蒸着装置は、複数の蒸着源と、個々の蒸着源に対応するシャッターと、を有するクラスター型の蒸着装置である。本発明においては、2個の蒸着源に対応する二つのシャッターの高さを互いに異なるように構成し、さらに、これらシャッターの重なる領域において、二つのシャッター間に隔壁を設けたことに特徴を有する。 The vapor deposition apparatus of the present invention is a cluster type vapor deposition apparatus having a plurality of vapor deposition sources and shutters corresponding to the individual vapor deposition sources. The present invention is characterized in that the heights of the two shutters corresponding to the two vapor deposition sources are configured to be different from each other, and a partition wall is provided between the two shutters in the overlapping region of these shutters. ..
先ず、複数の蒸着源と、シャッターとを有する従来の蒸着装置について図4を用いて説明する。図4は、従来のクラスター型の蒸着装置の蒸着室100の構成を模式的に示す断面図であり、主要な構成部材のみを図示している。図中、1,2は蒸着源であり、水平方向に所定の距離を置いて配置され、それぞれ上方に開口を有する坩堝1a,2aを有している。坩堝1a,2aの外周にはヒーター1b,2bが配置され、該ヒーター1b,2bによって坩堝1a,2aを加熱することにより、坩堝1a,2a内に収納された蒸着材料1c,2cを蒸発させて上方に向けて飛散させることができる。尚、蒸着源1,2は、図示した部材以外にも、不図示のリフレクターや熱電対などの部材を有している。
First, a conventional thin-film deposition apparatus having a plurality of thin-film deposition sources and a shutter will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the
蒸着室100の天井には基板ホルダー20が回転軸20aによって回転可能に取り付けられ、該基板ホルダー20の下面に被蒸着基板9が取り付けられ、さらに、被蒸着面(下面)側にマスク10が取り付けられている。蒸着時には、被蒸着基板9は被蒸着面内で回転し、マスク10の開口部に蒸着源1,2からの蒸発物が蒸着する。
A
蒸着源1,2に対しては、それぞれからの蒸発物の被蒸着基板9への蒸着を妨げるシャッター5,6が配置されている。シャッター5,6はそれぞれ、支持材5a,6aによって回転し、図4に実線で示される位置は開状態、破線5b,6bで示される位置は閉状態である。シャッター5,6は、閉状態5b、6bでは、それぞれ、蒸着源1,2の開口部と被蒸着基板9との間を遮って、被蒸着基板9への蒸発物の飛散を妨げる。よって、図4に示される蒸着装置においては、シャッター5,6の開閉によって、被蒸着基板9への蒸着を制御することができる。例えば、蒸着材料1c,2cの一方のみを蒸着する場合には、係る一方の側のシャッターを開状態とし、他方のシャッターを閉状態とする。また、シャッター5,6を両方開状態として蒸着を行えば、蒸着材料1c、2cの共蒸着を行うこともできる。
図4中、11は水平方向において蒸着源1,2を互いに仕切る仕切り板である。また、7,8はそれぞれ、蒸着源1,2の蒸着レートを測定するモニターである。ここで、閉状態の際にシャッター5,6が蒸着源1,2の開口部に近い場合、閉状態ではシャッター5,6に遮られてモニター7,8が蒸着源1,2の蒸着レートを測定することができない。シャッター5,6を蒸着源1,2の開口部から上方に離して配置すれば、モニター7,8はシャッター5,6と蒸着源1,2の開口部との隙間から蒸着レートを測定することができる。しかしながら、図4に一点鎖線で示すように、蒸着源1,2の開口部から被蒸着基板9に向かって、蒸発物の飛散領域が広がるため、シャッター5,6を蒸着源1,2から離すほど、シャッター5,6を大きくする必要がある。シャッター5,6は、開状態では互いに接近するため、シャッター5,6を大きくすれば、蒸着源1,2の間隙を広くする必要があり、蒸着室100を大型化する必要があった。
In FIG. 4,
本発明においては、第一の特徴として、シャッター5,6が閉状態の時もモニター7,8が蒸着レートを測定できるように、シャッター5,6を蒸着源1,2から上方に離して配置する。当然、シャッター5,6を大きくする必要があるが、ここで、図5に示すように、シャッター5,6の高さを互いに異ならせ、開状態で互いに重なるように配置することで、蒸着源1,2の間隔を広げる必要がなくなる。
In the present invention, as a first feature, the
しかしながら、シャッター5,6の高さを互いに異ならせた場合、蒸着源1,2間でクロスコンタミネーションを生じ易くなることがわかった。図6を用いて図5の蒸着装置におけるクロスコンタミネーションについて説明する。尚、図6は図5と同じ構成の蒸着装置の説明に必要な部材のみを図示する。
However, it has been found that when the heights of the
シャッター5,6の裏面(蒸着源1,2側)には、閉状態の際に蒸着源1,2からの蒸発物が付着する。図6(a)に示すように、シャッター5,6を同時に開状態とした場合、高さが高い方のシャッター6の裏面に付着した蒸発物31が剥離して、高さが低い方のシャッター5の表面に落下する場合がある。この状態で、図6(b)に示すようにシャッター5を閉状態に向けて回転させると、シャッター5上の蒸発物31aが、図6(c)に示すように蒸着源1上に落下するおそれがある。蒸着源1上に落下した蒸発物31aは、蒸着源1の開口部を塞いだり、ヒーター1bによって加熱されて蒸着材料1cと共に飛散して被蒸着基板9に蒸着(クロスコンタミネーション)してしまうおそれがある。
Evaporates from the
本発明においては、第二の特徴として、シャッター5,6間に隔壁を設けることで、図6に示したようなシャッター6の裏面に付着した蒸発物の蒸着源1への落下を防止する。図1を用いて説明する。
In the present invention, as a second feature, by providing a partition wall between the
図1は、本発明の蒸着装置の好ましい実施形態の蒸着室の主要な構成を概略的に示す垂直方向の断面図である。本実施形態の構成は、基本的に図5に示した従来の蒸着装置と同様の構成を備え、さらに、隔壁12を備えている。
FIG. 1 is a vertical sectional view schematically showing a main configuration of a vapor deposition chamber according to a preferred embodiment of the vapor deposition apparatus of the present invention. The configuration of this embodiment basically has the same configuration as the conventional thin-film deposition apparatus shown in FIG. 5, and further includes a
本実施形態においては、図5の蒸着装置と同様に、二つの蒸着源1,2と、これらの蒸着源1,2の蒸着レートを測定する二つのモニター7,8を備えている。蒸着源1,2に対しては、蒸発物の被蒸着基板9への飛散を妨げるシャッター5,6が配置されている。シャッター5,6は、閉状態においてもモニター7,8が蒸着レートを測定し得るように、蒸着源1,2から上方に離れた位置において支持材5a,6aにより回転可能に配置されている。シャッター5,6は、垂直方向からの平面視において、開状態で互いに重なる領域を有しており、本実施形態においては、該重なる領域において、シャッター5,6間を遮る隔壁12が設けられている。
In the present embodiment, similarly to the vapor deposition apparatus of FIG. 5, two
シャッター5,6と隔壁12、仕切り板11の垂直方向からの平面視を図3(a)に示す。図3(a)中、破線で示す5c,6cはそれぞれ、回転によってシャッター5,6の占める領域の外周である。よって、領域5cと6cとが重なる領域21(斜線のハッチングで示される領域)が、シャッター5,6が開状態で互いに重なる領域である。隔壁12は該領域21に重なるように、シャッター5,6の間の高さに配置されており、シャッター5,6がいずれも開状態の時、シャッター5,6間を隔てる。係る隔壁12により、シャッター6の裏面に付着した蒸発物が剥離して落下した場合でも、剥離した蒸発物は隔壁12上に落下し、シャッター5の表面には落下しない。よって、シャッター6の裏面に付着した蒸発物が蒸着源1に落下して蒸着源1の開口部を塞いだり、クロスコンタミネーションを生じるといった不都合が抑制される。
FIG. 3A shows a plan view of the
本実施形態においては、隔壁12は、長手方向(紙面上下方向)の両端において支持材22で支持されている。また、本実施形態では、蒸着源1,2間を遮る仕切り板11の上端に、蒸着源2に向かって第二の隔壁13が取り付けられている。これにより、シャッター5の裏面に付着した蒸発物が剥離して蒸着源2側に落下するのを抑制し、該蒸発物によって、蒸着源2の開口部が塞がれたり、クロスコンタミネーションが生じるのが抑制される。
In the present embodiment, the
さらに、図2に本発明の蒸着装置の他の実施形態の蒸着室の主要な構成を概略的に示す垂直方向の断面図を示す。本実施形態では、図1の蒸着装置に加えて、隔壁(以下、第一の隔壁と記す)12と第二の隔壁13とをつなぐ第一の側壁14と、第一の隔壁12の蒸着源1側の端部より上方に向かって突出する第二の側壁15と、を有している。このように、側壁14,15を設けることで、シャッター5,6の裏面に付着した蒸発物が剥離して、それぞれ蒸着源2,1側に落下するのをより効果的に抑制することができる。また、本実施形態のように、仕切り板11、第二の隔壁13、第一の側壁14、第一の隔壁12、第二の側壁15が順次連結されているため、一体で取り扱うことができ、付着した蒸発物の除去など、メンテナンスが容易である。
Further, FIG. 2 shows a vertical sectional view schematically showing a main configuration of a vapor deposition chamber according to another embodiment of the vapor deposition apparatus of the present invention. In the present embodiment, in addition to the vapor deposition apparatus of FIG. 1, the
図1、図2に示した実施形態では、蒸着源が2個の場合を示したが、蒸着源が3個以上の場合でも、そのうちの2個の蒸着源について、本発明を適用すればよい。また、蒸着源が4個の場合には、2個一組として、それぞれの組に本発明を適用すればよい。いずれの場合も、隣り合う組の蒸着源同士は仕切り板で仕切ることが好ましい。また、図1、図2には、被蒸着基板を回転させて蒸着を行う形態を示したが、被蒸着基板を固定して、蒸着源を回転テーブルに載せて回転させる形態であってもよい。また、シャッター5,6は回転させて開状態と閉状態とする構成を示したが、水平移動する形態であれば、移動形態は特に限定されない。
In the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the case where there are two vapor deposition sources is shown, but even when there are three or more vapor deposition sources, the present invention may be applied to two of the vapor deposition sources. .. Further, when there are four vapor deposition sources, the present invention may be applied to each set as a set of two. In either case, it is preferable to partition the adjacent sets of vapor deposition sources with a partition plate. Further, although FIGS. 1 and 2 show a mode in which the substrate to be vapor-deposited is rotated to perform vapor deposition, the substrate to be vapor-deposited may be fixed and the vapor deposition source may be placed on a rotary table to be rotated. .. Further, although the
図1、図5に示す構成で、4個の蒸着源を備えた蒸着装置において、蒸着源を2個一組として、異なる4種の蒸着材料を用いて共蒸着を行った。一方の組のシャッターは同時に開状態、他方の組のシャッターは同時に閉状態とする工程を、5分ずつ、開状態と閉状態とを入れ替えて繰り返し、各蒸着源の蒸着レートを1.0nm/sで一定とし、連続120時間行った。また、図2の蒸着装置において、蒸着レートを1.0nm/sで一定とし、2個のシャッターを同時に5分間隔で開状態と閉状態とを繰り返して連続120時間、異なる蒸着材料の共蒸着を行った。蒸着終了後、蒸着源の加熱を停止し、蒸着室を大気状態に戻した後、各蒸着源の周辺をワイパーでふき取り、ワイパーに付着した物質をHPLC(高速液体クロマトグラフ)分析にかけた。その結果、図1、図2の蒸着装置では、いずれの蒸着源においても、他の蒸着源からの蒸発物は観察されなかったが、図5の蒸着装置では、同じ組の一方の蒸着源に他方の蒸着源からの蒸発物の付着が認められた。 In the vapor deposition apparatus provided with four thin-film deposition sources with the configurations shown in FIGS. 1 and 5, co-evaporation was performed using two different vapor deposition materials as a set of two vapor deposition sources. The process of opening one set of shutters at the same time and closing the other set of shutters at the same time is repeated every 5 minutes, switching between the open state and the closed state, and the vapor deposition rate of each vapor deposition source is 1.0 nm /. It was kept constant at s and continued for 120 hours. Further, in the thin-film deposition apparatus of FIG. 2, the vapor deposition rate was kept constant at 1.0 nm / s, and the two shutters were simultaneously repeatedly opened and closed at 5-minute intervals for 120 hours continuously to co-deposit different vapor deposition materials. Was done. After the vapor deposition was completed, the heating of the vapor deposition source was stopped, the vapor deposition chamber was returned to the atmospheric state, the periphery of each vapor deposition source was wiped off with a wiper, and the substance adhering to the wiper was subjected to HPLC (high performance liquid chromatography) analysis. As a result, in the vapor deposition apparatus of FIGS. 1 and 2, no evaporation from other vapor deposition sources was observed in any of the vapor deposition sources, but in the vapor deposition apparatus of FIG. 5, one vapor deposition source of the same set was used. Adhesion of evaporation from the other deposition source was observed.
1,2:蒸着源、5,6:シャッター、7,8:モニター、11:仕切り板、12,13:隔壁、14,15:側壁 1,2: vapor deposition source, 5,6: shutter, 7,8: monitor, 11: partition plate, 12,13: partition wall, 14,15: side wall
Claims (7)
前記二つのシャッターは、互いに高さが異なり、且つ、水平方向に移動することにより開閉し、垂直方向からの平面視において開状態で互いに重なる領域を有し、
前記重なる領域において、前記二つのシャッターの間を隔てる隔壁を有することを特徴とする蒸着装置。 A thin-film deposition apparatus having two vapor deposition sources arranged side by side in the horizontal direction and two shutters arranged above the openings of the two thin-film deposition sources.
The two shutters have different heights and open and close by moving in the horizontal direction, and have regions that overlap each other in the open state in a plan view from the vertical direction.
A thin-film deposition apparatus comprising a partition wall separating the two shutters in the overlapping region.
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