JP4004777B2

JP4004777B2 - Evaporation source

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Publication number: JP4004777B2
Application number: JP2001349646A
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Inventors: 敏夫根岸; 博菊地
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Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2007-11-07
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Also published as: JP2003147510A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸発源に関し、特に、有機ＬＥＤ素子の製造に用いられ、有機蒸発材料薄膜を成膜する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フルカラーフラットパネルディスプレイ用の素子として、有機ＬＥＤ素子が注目されている。有機ＬＥＤ素子は有機多層膜を有しており、有機ＬＥＤ素子の製造には、有機薄膜を成膜する技術が不可欠である。通常、有機薄膜を成膜するには、真空蒸着法が用いられている。
【０００３】
図９の符号１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、真空蒸着法に用いられる従来の蒸発源を示しており、符号１０１は、本発明の蒸発源１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを備えた成膜装置を示している。
【０００４】
成膜装置１０１は真空槽１０２を有している。この真空槽１０２は、図示しない真空排気系に接続されており、真空排気系を起動すると、真空槽１０２の内部を真空排気できるように構成されている。
【０００５】
真空槽１０２の内部下方には、蒸発装置１１０が配置されている。
この蒸発装置１１０は、取付板１８７と、煙突部材１０７と、蒸発源１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃとを有している。
【０００６】
取付板１８７は、真空槽１０２の内部下方に水平に配置されている。
煙突部材１０７は、有底容器状であって、その平面図を図１０(ｂ)に示すように、底部に貫通孔であって、後述する蒸発材料の蒸気を放出するるアパーチャ１７０が設けられて成る。この煙突部材１０７は、容器の開口が鉛直下方に向けられた状態で、開口の縁が取付板１８７表面に固定されている。
【０００７】
蒸発源１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、取付板１８７と煙突部材１０７とで囲まれた空間内部に横一列に配置されている。各蒸発源１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃのうち、中央に配置された蒸発源１０３ａと、その両側に配置された蒸発源１０３ｂ、１０３ｃは、その大きさと、蒸発させる蒸発材料とが異なるが、他の構成はいずれも同じであるため、以下では、中央に配置された蒸発源１０３ａの構成について説明する。
【０００８】
図１０（ａ）に、図９のＸ−Ｘ線断面図を示す。図９は、図１０(ａ)のＹ−Ｙ線断面図に相当している。蒸発源１０３ａは、容器１３０ａと、放出板１３６ａと、遮蔽板１３２ａとを有している。
【０００９】
容器１３０ａは、その開口が鉛直上方に向けられており、放出板１３６ａは、容器１３０ａの開口の縁上に、その開口の縁と密着した状態で載せられている。この放出板１３６ａは、蓋部１３１ａと、その両端に配置された第１、第２の支持部１３３ａ₁、１３３ａ₂とで構成されている。
【００１０】
図１１に、蒸発源１０３ａの平面図を示す。容器の開口１３９ａは細長の矩形であって、蓋部１３１ａは、開口１３９ａよりも大きい細長矩形にされ、蓋部１３１ａの四辺が、ともに容器１３０ａの四辺より外側に位置するように容器１３０ａの開口１３９ａの縁上に乗せられており、蓋部１３１ａは、その縁部分が容器の開口１３９ａより外側にはみ出し、その開口１３９ａを覆うようになっている。
【００１１】
上述した蓋部１３１ａの中央部分には、貫通孔１３８ａが設けられており、貫通孔１３８ａと開口１３９ａにより容器１３０ａの内部と外部とが接続されるようになっている。この貫通孔１３８ａは容器の開口１３９ａより小さく、貫通孔１３８ａ近傍の部分の蓋部１３１ａは容器１３０ａの内部底面上に位置する。
【００１２】
また、容器１３０ａ内部には、鉛直状態にされた棒状の取付部材１５１ａが４本配置されている。貫通孔１３８ａは矩形にされ、蓋部１３１ａの、容器１３０ａの内部底面に対向する側の面には、貫通孔１３８ａの四隅近傍に、各取付部材１５１ａの上端部が一本ずつ固定されている。他方、各取付部材１５１ａの下端部は、遮蔽板１５２ａの四隅に固定されており、結果として遮蔽板１５２ａは、図１０(ａ)に示すように取付部材１５１ａにより蓋部１３１ａの下方に吊り下げられている。その遮蔽板１３２ａは、容器１３０ａの内部底面と開口１３９ａとの間に位置しており、容器１３０ａの内部底面と遮蔽板１３２ａとが直接接触しないようになっている。
【００１３】
吊り下げられた遮蔽板１３２ａは細長矩形に形成され、貫通孔１３８ａより大きくされており、遮蔽板１３２ａの縁は、貫通孔１３８ａの縁より外側にはみ出している。
【００１４】
取付板１８７ａ上には、二個の支持台１７７ａ₁、１７７ａ₂が所定間隔をおいて固定されている。各支持台１７７ａ₁、１７７ａ₂の上には、それぞれ第１、第２の電流導入端子１７５ａ₁、１７５ａ₂が固定されている。上述した第１、第２の支持部１３３ａ₁、１３３ａ₂は、それぞれ図１０(ａ)に示すように第１、第２の電流導入端子１７５ａ₁、１７５ａ₂に固定されており、その結果、蒸発源１０３ａは第１、第２の電流導入端子１７５ａ₁、１７５ａ₂を介して支持台１７７ａ₁、１７７ａ₂上に支持されることになる。
【００１５】
こうして、蒸発源１０３ａが支持台１７７ａ₁、１７７ａ₂上に支持された状態では、容器１３０ａの底面と取付板１８７との間に隙間があり、その隙間に、ヒータ１５８ａが配置されている。真空槽１０２の外部には電源１８０が配置され、上述したヒータ１５８ａは電源１８０に接続されている。このヒータ１５８ａは抵抗発熱体で構成されており、電源１８０を起動すると、ヒータ１５８ａの両端に電圧が印加されて電流が流れ、ヒータ１５８ａが発熱して容器１３０ａを加熱させられるようになっている。
【００１６】
容器１３０ａ内に、蒸発材料１４０ａを収容し、その容器１３０ａを真空雰囲気中に配置した状態でヒータ１５８ａを発熱させると、容器１３０ａが加熱され、容器１３０ａ内の蒸発材料１４０ａが加熱され、蒸発材料１４０ａの蒸気が放出される。蒸発材料１４０ａの蒸気は、遮蔽板１３２ａと放出板１３６ａとの間の隙間を通った後に、貫通孔１３８ａから蒸発源１０３ａの外部へと放出される。
【００１７】
蒸発材料の蒸気のうち、放出板１３６ａに蒸気が到達すると、その蒸気は、放出板１３６ａに付着する。また、蒸発材料が突沸により飛散すると、その蒸発材料は遮蔽板１３２に付着する。
【００１８】
上述した放出板１３６ａと遮蔽板１３２ａと取付部材１５１ａとはともにＴａ、Ｆｅ−Ｃｒ、グラファイト、セラミック等の抵抗発熱体で構成され、上述した第１、第２の電流導入端子１７５ａ₁、１７５ａ₂は、導線１９５で電源１８０と電気的に接続されており、電源１８０を起動し、第１の電流導入端子１７５ａ₁に正電圧を印加し、第２の電流導入端子１７５ａ₂に負電圧を印加すると、第１の電流導入端子１７５ａ₁から放出板１３６ａを介して第２の電流導入端子１７５ａ₂へと電流が流れ、放出板１３６ａが発熱する。このため、発熱した放出板１３６ａに蒸発材料の蒸気が到達して蒸発材料が付着しても、その蒸発材料は放出板１３６ａで加熱され、再蒸発するようになっている。
【００１９】
こうして放出板１３６ａに電流が流れると、放出板１３６ａの貫通孔１３８ａの両端に電位差が生じ、この電位差により、放出板１３６ａから取付部材１５１ａを介して遮蔽板１３２ａにも電流が流れ、遮蔽板１３２ａが発熱する。このため、蒸発材料が突沸して飛散し、遮蔽板１３２ａに付着しても、その蒸発材料は遮蔽板１３２ａで加熱され、蒸発するようになっている。
【００２０】
こうして放出板１３６ａが発熱し、第１、第２の支持部１３３ａ₁、１３３ａ₂が昇温すると、第１、第２の電流導入端子１７５ａ₁、１７５ａ₂も昇温する。その結果、第１、第２の電流導入端子１７５ａ₁、１７５ａ₂に接続された支持台１７７ａ₁、１７７ａ₂や導線１９５の温度が上昇すると、導線１９５に接続された電源１８０や、支持台１７７ａ₁、１７７ａ₂を介して取付板１８７に接続された移動機構等の温度が上昇してしまい、電源１８０や移動機構等が熱によって異常動作をすることがある。
【００２１】
この熱による対策として、断熱材を用いる対策も考えられるが、断熱材は殆どが絶縁材料で構成されており、導線１９５と第１、第２の電流導入端子１７５ａ₁、１７５ａ₂とは、第１、第２の支持部１３３ａ₁、１３３ａ₂で電気的に接続されているので、断熱材を設けることはできない。
【００２２】
このため、支持台１７７ａ₁、１７７ａ₂の内部には図示しない通水管が設けられており、通水管内に冷却水を通して、支持台１７７ａ₁、１７７ａ₂上に配置された第１、第２の電流導入端子１７５ａ₁、１７５ａ₂を冷却し、第１、第２の電流導入端子１７５ａ₁、１７５ａ₂の温度が過度に上昇しないようになっている。
【００２３】
しかしながら第１、第２の電流導入端子１７５ａ₁、１７５ａ₂を冷却すると第１、第２の支持部１３３ａ₁、１３３ａ₂の温度が蓋部１３１ａの中央部分の温度より低くなり、第１、第２の支持部１３３ａ₁、１３３ａ₂の近傍の蓋部１３１ａの両端部に蒸発材料の蒸気が付着すると、蒸発材料が蓋部１３１ａの両端部に析出してしまうという問題が生じていた。
【００２４】
真空槽１０２内部の上方には基板ホルダー１０４が設けられている。この基板ホルダー１０４は、蒸着膜を成膜する対象である基板を、その成膜面が鉛直下方を向いた状態で保持できるように構成されている。図９には基板ホルダー１０４に基板が保持された状態を示し、保持された基板を符号１０５に示している。保持された基板１０５の下方近傍にはマスク１０６が配置されている。マスク１０６には、開口１６０が設けられており、この開口１６０に基板１０５の成膜面が露出するようになっている。
【００２５】
上述した蒸発源１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを備えた成膜装置１０１で、基板表面に有機薄膜を成膜するには、予め、中央に配置された蒸発源１０３ａの容器１３０ａに、有機薄膜のホスト材料となる蒸発材料を入れ、その両側に配置された蒸発源１０３ｂ、１０３ｃの容器１３０ｂ、１３０ｃに、ドーパント材料になる固体又は液体の蒸発材料を入れておく。ここでは、ホスト材料となる蒸発材料をＡｌｑ₃(８−hydroxyquinoline aluminium)とし、ドーパント材料となる蒸発材料をＤＣＪＴＢ、ルブレン等とする。
【００２６】
次いで真空排気系を起動し、真空槽１０２の内部を真空排気する。真空槽１０２内部の圧力が、真空蒸着に適した圧力以下になったら、その圧力を維持した状態で基板を保持させ、電源１８０を起動し、各蒸発源１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ内部の蒸発材料１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃを蒸発させると、蒸発材料１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃの蒸気は、各蒸発源１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの各貫通孔１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃから放出される。
【００２７】
各蒸発源１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃから蒸発材料の蒸気が放出されると、その蒸気が煙突部材１０７の内部で混合された後、アパーチャ１７０から真空槽１０２の内部へと放出される。
【００２８】
上述した取付板１８７は、図示しない棒などの移動機構に固定されており、アパーチャー１７０から放出された蒸発材料の蒸気が安定したら、移動機構を動作させると、蒸発装置１１０が移動し、アパーチャ１７０は基板ホルダー１０４の下方を通過する。アパーチャ１７０から放出された蒸発材料の蒸気が、マスクの開口１６０を介して基板１０５の成膜面に到達すると、成膜面に蒸発材料が付着し、有機薄膜が成長する。
【００２９】
こうして蒸発装置１１０は、蒸発材料の蒸気をアパーチャー１７０から放出しながら、基板１０５の下方で一回往復移動をし、マスクの開口１６０から露出する基板１０５の成膜面に、蒸発材料からなる有機薄膜が成膜される。
【００３０】
上述した成膜装置１０１では、蓋部１３１ａの端部の温度が低くなって蒸発材料が析出してしまっていたので、各蒸発源１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの各貫通孔１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃから蒸気が均一に放出されなくなるので、アパーチャ１７０から放出される蒸気も均一ではなく、成膜される有機薄膜の膜厚分布が均一ではなかった。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、均一な膜厚分布で、かつ膜質が良好な有機薄膜を形成する技術を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、細長の開口が形成された容器と、前記容器内に配置された蒸発材料と、前記開口上に配置され、該開口を覆う蓋部と、前記蓋部に設けられ、前記容器の内部と外部とを接続する貫通孔と、前記蓋部と前記蒸発材料との間に配置された遮蔽板と、前記遮蔽板を前記蓋部に取り付ける取付部材と、前記容器の外部に配置され、電圧が印加される第１、第２の電流導入端子と、前記第１、第２の電流導入端子と前記蓋部の両端とをそれぞれ接続する第１、第２の支持部とを有し、前記第１、第２の電流導入端子は冷却され、電流の流れる方向に対する単位長さあたりの発熱量は、前記第１、第２の支持部の方が、前記蓋部に比して大きいことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の蒸発源であって、前記第１、第２の支持部の幅は、前記蓋部の幅に比して小さくされている。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の蒸発源であって、前記第１、第２の支持部の厚みは、前記蓋部の厚みに比して小さくされている。
請求項４記載の発明は、細長の開口が形成された容器と、前記容器内に配置された蒸発材料と、前記開口上に配置され、該開口を覆う蓋部と、前記蓋部に設けられ、前記容器の内部と外部とを接続する貫通孔と、前記蓋部と前記蒸発材料との間に配置された遮蔽板と、前記遮蔽板を前記蓋部に取り付ける取付部材と、前記容器の外部に配置され、電圧が印加される第１、第２の電流導入端子と、前記第１、第２の電流導入端子と前記蓋部の両端とをそれぞれ接続する第１、第２の支持部と、前記第１、第２の支持部から発せられる熱を反射させて前記第１、第２の支持部に返す熱反射装置を有し、前記第１、第２の電流導入端子は冷却された蒸発源である。
【００３３】
本発明によれば、第１、第２の支持部に接続された第１、第２の電流導入端子が過度に昇温することを防止するため、第１、第２の電流導入端子を冷却し、その結果第１、第２の支持部が冷却されても、第１、第２の支持部の発熱量は蓋部に比して大きくなるように構成されているので、第１、第２の支持部の温度は低下せずに蓋部とほぼ同じになる。
【００３４】
このため、蒸発材料の蒸気が第１、第２の支持部やその近傍の蓋部に到達して蒸発材料が付着しても、付着した部分の温度は低くはなっていないので、付着した蒸発材料は再蒸発し、第１、第２の支持部やその近傍の蓋部には析出しない。
【００３５】
従来では、複数枚の基板に成膜処理をすると、析出した蒸発材料の量が増し、蒸発源内部での蒸気の流れが不均一になり、ひいては有機薄膜の膜厚までもが均一でなくなっていたが、本実施形態では、上述したように蒸発材料が析出することはないので、従来に比して有機薄膜の膜厚が均一となる。
【００３６】
なお、本発明において、第１、第２の支持部の幅や、厚みを蓋部の幅や厚みに比して小さくするように構成してもよい。このように構成することにより、第１、第２の支持部の電気抵抗が蓋部の電気抵抗に比して大きくなるので、電流が流れて発熱する際に、単位長さあたりの発熱量は、第１、第２の支持部のほうが蓋部に比して大きくなる。
【００３７】
また、本発明において、熱反射装置を設け、第１、第２の支持部から発せられる熱を反射させて第１、第２の支持部に返すように構成してもよい。
【００３８】
このように構成することにより、第１、第２の支持部から発せられた熱は第１、第２の支持部に再び返されるため、返された熱により第１、第２の支持部は昇温し、第１、第２の支持部が冷却されても、第１、第２の支持部の温度は低下せずに蓋部とほぼ同じになるようにすることができる。従って、第１、第２の支持部やその近傍の蓋部に蒸発材料が析出しないようにすることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図１の符号３ａ、３ｂ、３ｃは、本発明の蒸発源を示しており、符号１は、本発明の蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃを備えた成膜装置を示している。
【００４０】
図１に、成膜装置１の断面図を示す。成膜装置１は真空槽２を有している。この真空槽２は、図示しない真空排気系に接続されており、真空排気系を起動すると、真空槽２の内部を真空排気できるように構成されている。
【００４１】
真空槽２の内部下方には、蒸発装置１０が配置されている。
この蒸発装置１０は、取付板８７と、煙突部材７と、蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃとを有している。
取付板８７は、真空槽２の内部下方に水平に配置されている。
【００４２】
煙突部材７は、有底容器状であって、その平面図を図２(ｂ)に示すように、底部に、後述する蒸発材料の蒸気を放出する貫通孔であるアパーチャ７０が設けられて成る。
この煙突部材７は、アパーチャ７０が上方に向けられ、かつ容器の開口が鉛直下方に向けられた状態で、開口の縁が取付板８７表面に固定されている。
【００４３】
蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃは、取付板８７と、煙突部材７とで囲まれる空間内部に、横一列に配置されている。各蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃのうち、中央に配置された蒸発源３ａと、その両側に配置された蒸発源３ｂ、３ｃは、その大きさと、収容する蒸発材料とが異なるが、他の構成はいずれも同じであるため、以下では、中央に配置された蒸発源３ａの構成について説明する。
【００４４】
図２（ａ）に、図１のＡ−Ａ線断面図を示す。図１は、図２(ａ)のＢ−Ｂ線断面図に相当している。蒸発源３ａは、容器３０ａと、放出板３６ａと、遮蔽板３２ａとを有している。
【００４５】
容器３０ａは、その開口が鉛直上方に向けられており、放出板３６ａは、容器３０ａの開口の縁上に、その開口の縁と密着した状態で載せられている。この放出板３６ａは、蓋部３１ａと、その両端に配置された第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂とで構成されている。
【００４６】
図３に、蒸発源３ａの平面図を示す。容器の開口３９ａは細長の矩形であって、蓋部３１ａは、開口３９ａよりも大きい細長矩形にされ、蓋部３１ａの四辺が、ともに容器３０ａの四辺より外側に位置するように容器３０ａの開口３９ａの縁上に乗せられており、蓋部３１ａは、その縁部分が容器の開口３９ａより外側にはみ出し、その開口３９ａを覆うようになっている。
【００４７】
上述した蓋部３１ａの中央部分には、貫通孔３８ａが設けられており、貫通孔３８ａと開口３９ａにより容器３０ａの内部と外部とが接続されるようになっている。この貫通孔３８ａは容器の開口３９ａより小さく、貫通孔３８ａ近傍の部分の蓋部３１ａは容器３０ａの内部底面上に位置する。
【００４８】
また、容器３０ａ内部には、鉛直状態にされた棒状の取付部材５１ａが４本配置されている。貫通孔３８は矩形に形成され、蓋部３１ａの、容器３０ａの内部底面に対向する側の面には、貫通孔３８ａの四隅近傍の位置に、各取付部材５１ａの上端部が一本ずつ固定されている。他方、各取付部材５１ａの下端部は、遮蔽板５２ａの四隅に固定されており、結果として遮蔽板５２ａは、図２(ａ)に示すように取付部材５１ａにより蓋部３１ａの下方に吊り下げられている。その遮蔽板３２ａは、容器３０ａの内部底面と開口３９ａとの間に位置しており、容器３０ａの内部底面と遮蔽板３２ａとが直接接触しないようになっている。
【００４９】
吊り下げられた遮蔽板３２ａは細長矩形に形成され、貫通孔３８ａより大きくされており、遮蔽板３２ａの縁は、貫通孔３８ａの縁より外側にはみ出している。
取付板８７ａ上には、二個の支持台７７ａ₁、７７ａ₂が所定間隔をおいて固定されている。各支持台７７ａ₁、７７ａ₂の上には、それぞれ第１、第２の電流導入端子７５ａ₁、７５ａ₂が固定されている。上述した第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂は、それぞれ図２(ａ)に示すように第１、第２の電流導入端子７５ａ₁、７５ａ₂に固定されており、その結果、蒸発源３ａは第１、第２の電流導入端子７５ａ₁、７５ａ₂を介して支持台７７ａ₁、７７ａ₂上に支持されることになる。
【００５０】
こうして、蒸発源３ａが支持台７７ａ₁、７７ａ₂上に支持された状態では、容器３０ａの底面と取付板８７との間に隙間があり、その隙間に、ヒータ５８ａが配置されている。真空槽２の外部には電源８０が配置され、上述したヒータ５８ａは電源８０に接続されている。このヒータ５８ａは抵抗発熱体で構成されており、電源８０を起動すると、ヒータ５８ａの両端に電圧が印加されて電流が流れ、ヒータ５８ａが発熱して容器３０ａを加熱させられるようになっている。
【００５１】
容器３０ａ内に、蒸発材料４０ａを収容し、その容器３０ａを真空雰囲気中に配置した状態でヒータ５８ａを発熱させると、容器３０ａが加熱され、容器３０ａ内の蒸発材料４０ａが加熱され、蒸発材料４０ａの蒸気が発生する。
【００５２】
蒸発材料４０ａの蒸気の流れを図４の符号６１に示す。図４は図３のＤ−Ｄ線断面図に相当する図である。蒸発材料の蒸気６１は、遮蔽板３２ａと放出板３６ａとの間の隙間を通った後に、貫通孔３８ａから、取付板８７及び煙突部材７で囲まれた空間内部へと放出される。
【００５３】
上述したように、遮蔽板３２ａの縁は、貫通孔３８ａの縁より外側にはみ出しており、蒸発材料４０の上方には、遮蔽板３２ａ又は放出板３６ａのいずれか一方が配置されており、蒸発材料の蒸気のうち、放出板３６ａに蒸気が到達すると、その蒸気は、放出板３６ａに付着する。また、蒸発材料が突沸して液滴の状態で飛び出すと、その液滴は遮蔽板３２ａに付着する。
【００５４】
上述した放出板３６ａと遮蔽板３２ａと取付部材５１ａとはともにＴａ、Ｆｅ−Ｃｒ、グラファイト、セラミック等の抵抗発熱体で構成され、上述した第１、第２の電流導入端子７５ａ₁、７５ａ₂は、導線９５で電源８０と電気的に接続されており、電源８０を起動し、第１の電流導入端子７５ａ₁に正電圧を印加し、第２の電流導入端子７５ａ₂に負電圧を印加すると、第１の電流導入端子７５ａ₁から放出板３６ａを介して第２の電流導入端子７５ａ₂へと電流が流れ、放出板３６ａが発熱する。このため、発熱した放出板３６ａに蒸発材料の蒸気が到達して蒸発材料が付着しても、その蒸発材料は放出板３６ａで加熱され、再蒸発するようになっている。
【００５５】
こうして放出板３６ａに電流が流れると、放出板３６ａの貫通孔３８ａの両端に電位差が生じ、この電位差により、放出板３６ａから取付部材５１ａを介して遮蔽板３２ａにも電流が流れ、遮蔽板３２ａが発熱する。このため、蒸発材料が突沸により飛散して、遮蔽板３２ａに付着しても、その蒸発材料は遮蔽板３２ａで加熱され、蒸発するようになっている。
【００５６】
このように、放出板３６ａが発熱して第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂が発熱する。このとき第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂に接続された第１、第２の電流導入端子７５ａ₁、７５ａ₂の温度が過度に上昇すると不都合が生じるので、支持台７７ａ₁、７７ａ₂の内部には図示しない通水管が設けられており、通水管内に冷却水を通すと、支持台７７ａ₁、７７ａ₂上に配置された第１、第２の電流導入端子７５ａ₁、７５ａ₂が冷却され、第１、第２の電流導入端子７５ａ₁、７５ａ₂に接続された支持台７７ａ₁、７７ａ₂や導線９５の温度が上昇しないようになっている。
【００５７】
従来では、第１、第２の電流導入端子７５ａ₁、７５ａ₂を冷却すると第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂の温度が蓋部３１ａの中央部分の温度より低くなるため、第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂の近傍の蓋部３１ａの両端部に蒸発材料の蒸気が到達すると、蒸発材料が蓋部３１ａの両端部に析出してしまっていた。
【００５８】
上述した第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂は、平面が矩形に形成され、厚みは、蓋部３１ａの厚みと同じにされ、かつ第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂の幅Δａは、蓋部３１ａの幅Δｂより小さくされており、第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂の電気抵抗は、蓋部３１ａの電気抵抗に比して大きくなっている。このため、電流が流れて発熱すると、第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂の単位長さあたりの発熱量は、蓋部３１ａの単位長さあたりの発熱量に比して大きくなる。
【００５９】
このため、第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂の幅Δａを適当な値にすると、通水管で第１、第２の電流導入端子７５ａ₁、７５ａ₂を冷却しても、第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂が蓋部３１とほぼ同じ温度になるようにすることができる。
【００６０】
このため従来のように、第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂や、その近傍の蓋部３１ａの両端部に蒸発材料の蒸気が付着しても、その部分の温度は低くならないので付着した蒸発材料は再び蒸発して蒸気となる。従って蒸発材料が蓋部３１ａの両端部に析出することはなく、貫通孔３８ａのどの位置からも、均一な蒸発材料の蒸気が放出される。
【００６１】
真空槽２内部上方には、基板ホルダー４が設けられており、この基板ホルダー４は、蒸着膜を成膜する対象である基板５を、その成膜面が鉛直下方を向いた状態で保持できるように構成されている。
【００６２】
以下で、上述した成膜装置１で、基板表面に有機薄膜を成膜する工程について説明する。予め、中央に配置された蒸発源３ａの容器３０ａにホスト材料となる固体又は液体の蒸発材料を入れ、その容器３０ａの両側に配置された蒸発源３ｂ、３ｃの容器３０ｂ、３０ｃに、ドーパント材料になる固体又は液体の蒸発材料を入れておく。ここでは、ホスト材料となる蒸発材料をＡｌｑ₃(８−hydroxyquinoline aluminium)とし、ドーパント材料となる蒸発材料をＤＣＪＴＢ、ルブレン等とする。
【００６３】
次に真空排気系を起動し、真空槽２内部を真空排気する。真空槽２内部の圧力が、真空蒸着に適した圧力以下になったら、その状態を維持しながら基板ホルダー４に基板５を保持させ、蒸発装置１０を、図１の二点鎖線に示すように、真空槽２内の端部に配置しておく。
【００６４】
次いで電源８０を起動し、各蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃ内部の蒸発材料４０ａ、４０ｂ、４０ｃを蒸発させると、蒸発材料４０ａ、４０ｂ、４０ｃの蒸気は、各蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃの各貫通孔３８ａ、３８ｂ、３８ｃから、煙突部材７と取付板８７とで囲まれた空間内部に放出される。
【００６５】
図５に、煙突部材７及び蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃの位置関係の模式図を示す。各蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃの貫通孔３８ａ、３８ｂ、３８ｃは細長矩形に形成され、互いに平行に配置されている。また、煙突部材７のアパーチャー７０は、細長いスリット形状に形成されており、各貫通孔３８ａ、３８ｂ、３８ｃと互いに平行になるように配置されている。各貫通孔３８ａ、３８ｂ、３８ｃから蒸気が放出されると、各蒸気はアパーチャ７０から真空槽２内部の空間へと放出される。このとき各蒸気は、いずれも各貫通孔３８ａ、３８ｂ、３８ｃから均一に放出されており、アパーチャ７０のどの位置からも均一に放出される。
【００６６】
上述した取付板８７は、図示しない棒などの移動機構に固定されており、アパーチャ７０から真空槽２内部へと放出される蒸発材料の蒸気が安定したら、移動機構を動作させると、蒸発装置１０は図１の二点鎖線で示した位置から、アパーチャー７０の長手方向と垂直な方向８８に移動し、その結果、アパーチャ７０は基板ホルダー４の下方を通過する。
【００６７】
基板５の成膜面の下方位置には、開口６０を備えたマスク６が配置されており、アパーチャ７０が基板５の下方に移動し、アパーチャ７０から放出された蒸発材料の蒸気が、開口６０を介して基板５の成膜面に到達すると、成膜面に蒸発材料が付着し、有機薄膜が成長する。アパーチャ７０が基板ホルダ４の下方を通過する際に、アパーチャ７０の両端部は、基板５の両端からはみ出しており、アパーチャ７０は基板５の領域全部を通過するので、マスクの開口６０から露出する基板５の成膜面の全てに蒸気が到達し、有機薄膜が成膜される。
【００６８】
こうして蒸発装置１０は、蒸発材料の蒸気をアパーチャー７０から放出しながら、基板５の下方で一回往復移動をし、基板５の成膜面に、蒸発材料からなる有機薄膜が成膜される。
【００６９】
上述したように、蒸発材料の蒸気は、アパーチャ７０から均一に放出されるので、その蒸気は基板５の成膜面に均一に到達する。その結果、成膜面に成膜される有機薄膜の膜厚が均一になる。
【００７０】
なお、上述した実施形態では、第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂の幅Δａを、蓋部３１ａの幅Δｂに比して狭くした蒸発源３ａについて説明したが、本発明の蒸発源はこれに限られるものではなく、例えば図６の符号８１ａに示す蒸発源のように、第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂と蓋部３１ａの幅を等しくし、かつ第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂の厚みΔｄを、蓋部の厚みΔｃに比して薄くした放出板４６ａを用いてもよい。このように構成しても、第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂の電気抵抗は蓋部３１ａの電気抵抗に比して大きくなるので、単位長さあたりの発熱量は、第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂のほうが蓋部３１ａに比して大きくなる。従って、放出板４６ａでは、図３の蒸発源３ａと同様に第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂と、蓋部３１ａの両端部における温度低下がなく、蒸発材料が析出しなくなる。
【００７１】
また、第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂の幅や厚みを、蓋部３１ａの幅や厚みと同じにし、熱反射板７１ａ₁、７１ａ₂を設けてもよい。図７(ａ)、(ｂ)、図８の符号８３ａに、その蒸発源の一例を示す。図８は蒸発源８３ａの平面図を示しており、図７(ａ)、(ｂ)はそのＥ−Ｅ線断面図に対応している。
【００７２】
この熱反射板７１ａ₁、７１ａ₂は、図８に示すように矩形の板であって、熱を反射する材料で構成されている。ここでは熱反射板７１ａ₁、７１ａ₂としてＴａ等の高融点金属が用いられている。この熱反射板７１ａ₁、７１ａ₂は、第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂の上方に配置されている。
【００７３】
このように構成すると、図７(ｂ)に示すように、第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂から発せられた熱５４の一部は、熱反射板７１ａ₁、７１ａ₂でそれぞれ反射されて、再び第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂に返される。このため、支持台７７ａ₁、７７ａ₂で第１、第２の電流導入端子７５ａ₁、７５ａ₂を冷却しても、第１、第２の支持部３３ａ₁、３３ａ₂や蓋部３１ａの両端の温度は低下しすぎないので、蒸発材料が析出することはない。
【００７４】
また、上述の実施の形態においては、蒸発装置を移動させてアパーチャーを移動させるようにしたが、本発明はこれに限られず、基板側を移動させるようにすることも可能である。
【００７５】
また、上述の実施の形態においては、３個の蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃを平行に配設したが、２個又は４個以上の蒸発源を平行に配設してもよいし、１個の蒸発源のみを配設するように構成してもよい。
【００７６】
また、熱反射板としてＴａ等の高融点金属を用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、熱を反射できる材料であればよく、例えばステンレス鋼を用いてもよい。
【００７７】
【発明の効果】
膜厚が均一で、膜質の良好な有機薄膜を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る真空蒸着装置の第一の断面図
【図２】(ａ)：本発明の一実施形態に係る真空蒸着装置の第二の断面図
(ｂ)：本発明の一実施形態の煙突部材を説明する平面図
【図３】本発明の一実施形態に係る蒸発源を説明する平面図
【図４】本発明の一実施形態に係る蒸発源において蒸発材料が蒸発する状態を説明する断面図
【図５】本発明の一実施形態に係る蒸発源及びアパーチャーとマスクとの位置関係を示す説明図
【図６】本発明の他の実施形態に係る蒸発源を説明する断面図
【図７】（ａ）：本発明のその他の実施形態に係る蒸発源を説明する断面図
（ｂ）：本発明のその他の実施形態に係る蒸発源の動作を説明する断面図
【図８】本発明のその他の実施形態に係る蒸発源を説明する平面図
【図９】従来の真空蒸着装置を説明する第一の断面図
【図１０】（ａ）：従来の真空蒸着装置を説明する第二の断面図
（ｂ）：従来の煙突部材を説明する平面図
【図１１】従来の蒸発源を説明する平面図
【符号の説明】
１…真空蒸着装置２…真空槽３ａ、３ｂ、３ｃ…蒸発源３１…蓋部３２…遮蔽板４０…蒸発材料５１…取付部材７５₁、７５₂…電流導入端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an evaporation source, and more particularly, to a technique for forming an organic evaporation material thin film used for manufacturing an organic LED element.
[0002]
[Prior art]
In recent years, organic LED elements have attracted attention as elements for full-color flat panel displays. The organic LED element has an organic multilayer film, and a technique for forming an organic thin film is indispensable for manufacturing the organic LED element. Usually, a vacuum deposition method is used to form an organic thin film.
[0003]
Reference numerals 103a, 103b, and 103c in FIG. 9 indicate conventional evaporation sources used in the vacuum evaporation method, and reference numeral 101 indicates a film forming apparatus that includes the evaporation sources 103a, 103b, and 103c of the present invention. .
[0004]
The film forming apparatus 101 has a vacuum chamber 102. The vacuum chamber 102 is connected to a vacuum exhaust system (not shown), and is configured so that the interior of the vacuum chamber 102 can be exhausted when the vacuum exhaust system is activated.
[0005]
An evaporator 110 is disposed below the inside of the vacuum chamber 102.
The evaporator 110 includes a mounting plate 187, a chimney member 107, and evaporation sources 103a, 103b, and 103c.
[0006]
The mounting plate 187 is disposed horizontally below the inside of the vacuum chamber 102.
The chimney member 107 has a bottomed container shape, and as shown in a plan view of FIG. 10B, the chimney member 107 is provided with an aperture 170 which is a through-hole at the bottom and emits vapor of an evaporation material described later. It consists of The chimney member 107 has an opening edge fixed to the surface of the mounting plate 187 in a state where the opening of the container is directed vertically downward.
[0007]
The evaporation sources 103 a, 103 b, and 103 c are arranged in a horizontal row in the space surrounded by the mounting plate 187 and the chimney member 107. Among the evaporation sources 103a, 103b, and 103c, the evaporation source 103a disposed in the center and the evaporation sources 103b and 103c disposed on both sides thereof are different in size and evaporation material to be evaporated. Since both are the same, the configuration of the evaporation source 103a disposed in the center will be described below.
[0008]
FIG. 10A shows a cross-sectional view taken along line XX of FIG. FIG. 9 corresponds to a cross-sectional view taken along line YY in FIG. The evaporation source 103a includes a container 130a, a discharge plate 136a, and a shielding plate 132a.
[0009]
The opening of the container 130a is directed vertically upward, and the discharge plate 136a is placed on the edge of the opening of the container 130a in close contact with the edge of the opening. The discharge plate 136a includes a lid portion 131a and first and second support portions 133a disposed at both ends thereof. ₁ 133a ₂ It consists of and.
[0010]
FIG. 11 is a plan view of the evaporation source 103a. The opening 139a of the container is an elongated rectangle, and the lid 131a is formed into an elongated rectangle larger than the opening 139a, and the opening of the container 130a is so positioned that the four sides of the lid 131a are located outside the four sides of the container 130a. The lid 131a has an edge that protrudes outside the opening 139a of the container and covers the opening 139a.
[0011]
A through hole 138a is provided in the central portion of the lid portion 131a described above, and the inside and the outside of the container 130a are connected by the through hole 138a and the opening 139a. The through hole 138a is smaller than the opening 139a of the container, and the lid portion 131a in the vicinity of the through hole 138a is located on the inner bottom surface of the container 130a.
[0012]
In addition, four rod-shaped attachment members 151a in a vertical state are arranged inside the container 130a. The through hole 138a is rectangular, and the upper end of each mounting member 151a is fixed to the surface of the lid 131a on the side facing the inner bottom surface of the container 130a, near the four corners of the through hole 138a. . On the other hand, the lower end portion of each mounting member 151a is fixed to the four corners of the shielding plate 152a. As a result, the shielding plate 152a is suspended below the lid portion 131a by the mounting member 151a as shown in FIG. It has been. The shielding plate 132a is located between the inner bottom surface of the container 130a and the opening 139a so that the inner bottom surface of the container 130a and the shielding plate 132a are not in direct contact with each other.
[0013]
The suspended shielding plate 132a is formed in an elongated rectangular shape and is larger than the through hole 138a. The edge of the shielding plate 132a protrudes outside the edge of the through hole 138a.
[0014]
On the mounting plate 187a, there are two support bases 177a. ₁ 177a ₂ Are fixed at predetermined intervals. Each support base 177a ₁ 177a ₂ Above the first and second current introduction terminals 175a, respectively. ₁ 175a ₂ Is fixed. The first and second support parts 133a described above. ₁ 133a ₂ Respectively, as shown in FIG. 10A, the first and second current introduction terminals 175a. ₁ 175a ₂ As a result, the evaporation source 103a is connected to the first and second current introduction terminals 175a. ₁ 175a ₂ Through the support 177a ₁ 177a ₂ Will be supported above.
[0015]
Thus, the evaporation source 103a becomes the support base 177a. ₁ 177a ₂ In the state supported above, there is a gap between the bottom surface of the container 130a and the mounting plate 187, and the heater 158a is disposed in the gap. A power source 180 is disposed outside the vacuum chamber 102, and the above-described heater 158 a is connected to the power source 180. The heater 158a is composed of a resistance heating element. When the power supply 180 is activated, a voltage is applied to both ends of the heater 158a so that a current flows, and the heater 158a generates heat to heat the container 130a. .
[0016]
When the evaporation material 140a is accommodated in the container 130a and the heater 158a generates heat in a state where the container 130a is placed in a vacuum atmosphere, the container 130a is heated, the evaporation material 140a in the container 130a is heated, and the evaporation material 140a of steam is released. The vapor of the evaporation material 140a passes through the gap between the shielding plate 132a and the discharge plate 136a, and then is released from the through hole 138a to the outside of the evaporation source 103a.
[0017]
When the vapor reaches the discharge plate 136a among the vapors of the evaporation material, the vapor adheres to the discharge plate 136a. Further, when the evaporation material is scattered due to bumping, the evaporation material adheres to the shielding plate 132.
[0018]
The release plate 136a, the shielding plate 132a, and the mounting member 151a are each formed of a resistance heating element such as Ta, Fe-Cr, graphite, ceramic, and the first and second current introduction terminals 175a described above. ₁ 175a ₂ Is electrically connected to the power supply 180 by a conducting wire 195, and activates the power supply 180 to provide a first current introduction terminal 175a. ₁ A positive voltage is applied to the second current introduction terminal 175a. ₂ When a negative voltage is applied to the first current introduction terminal 175a ₁ To the second current introduction terminal 175a through the discharge plate 136a. ₂ A current flows to the discharge plate 136a, and the discharge plate 136a generates heat. For this reason, even if the vapor of the evaporating material reaches the emitting plate 136a that has generated heat and the evaporated material adheres, the evaporating material is heated by the emitting plate 136a and re-evaporates.
[0019]
When a current flows through the discharge plate 136a in this way, a potential difference is generated between both ends of the through hole 138a of the discharge plate 136a. Due to this potential difference, a current also flows from the discharge plate 136a to the shielding plate 132a via the mounting member 151a. Generates heat. For this reason, even if the evaporation material bumps and scatters and adheres to the shielding plate 132a, the evaporation material is heated by the shielding plate 132a to evaporate.
[0020]
Thus, the discharge plate 136a generates heat, and the first and second support portions 133a. ₁ 133a ₂ When the temperature rises, the first and second current introduction terminals 175a ₁ 175a ₂ Also rises in temperature. As a result, the first and second current introduction terminals 175a. ₁ 175a ₂ Support stand 177a connected to ₁ 177a ₂ When the temperature of the conductor 195 rises, the power supply 180 connected to the conductor 195 or the support base 177a ₁ 177a ₂ As a result, the temperature of the moving mechanism or the like connected to the mounting plate 187 via the temperature rises, and the power supply 180 or the moving mechanism or the like may malfunction due to heat.
[0021]
As a countermeasure against this heat, a countermeasure using a heat insulating material is conceivable, but most of the heat insulating material is composed of an insulating material, and the conductor 195 and the first and second current introduction terminals 175a. ₁ 175a ₂ Means the first and second support parts 133a. ₁ 133a ₂ Insulating materials cannot be provided because they are electrically connected.
[0022]
Therefore, the support base 177a ₁ 177a ₂ A water pipe (not shown) is provided inside the cooling pipe, and cooling water is passed through the water pipe to support the base 177a. ₁ 177a ₂ First and second current introduction terminals 175a arranged above ₁ 175a ₂ The first and second current introduction terminals 175a are cooled. ₁ 175a ₂ The temperature will not rise excessively.
[0023]
However, the first and second current introduction terminals 175a ₁ 175a ₂ When the first and second support parts 133a are cooled ₁ 133a ₂ Becomes lower than the temperature of the central portion of the lid portion 131a, and the first and second support portions 133a ₁ 133a ₂ When the vapor of the evaporating material adheres to both ends of the lid portion 131a in the vicinity of the evaporating material, the evaporating material is deposited on both end portions of the lid portion 131a.
[0024]
A substrate holder 104 is provided above the inside of the vacuum chamber 102. The substrate holder 104 is configured to hold a substrate on which a vapor deposition film is to be formed with the film formation surface facing vertically downward. FIG. 9 shows a state in which the substrate is held by the substrate holder 104, and the held substrate is indicated by reference numeral 105. A mask 106 is disposed near the lower part of the held substrate 105. The mask 106 is provided with an opening 160, and the film formation surface of the substrate 105 is exposed to the opening 160.
[0025]
In order to form an organic thin film on the substrate surface by the film forming apparatus 101 provided with the evaporation sources 103a, 103b, 103c described above, the organic thin film host material is placed in the container 130a of the evaporation source 103a disposed in the center in advance. The evaporation material to be used is put, and the solid or liquid evaporation material to be the dopant material is put in the containers 130b and 130c of the evaporation sources 103b and 103c arranged on both sides thereof. Here, the evaporation material to be the host material is Alq _Three (8-hydroxyquinoline aluminum) and the evaporation material as the dopant material is DCJTB, rubrene, or the like.
[0026]
Next, the evacuation system is activated, and the inside of the vacuum chamber 102 is evacuated. When the pressure inside the vacuum chamber 102 becomes equal to or lower than the pressure suitable for vacuum deposition, the substrate is held in a state where the pressure is maintained, the power source 180 is activated, and the evaporation material 140a inside each evaporation source 103a, 103b, 103c. , 140b, 140c, the vapors of the evaporation materials 140a, 140b, 140c are released from the through holes 138a, 138b, 138c of the evaporation sources 103a, 103b, 103c.
[0027]
When the vapor of the evaporation material is released from each of the evaporation sources 103a, 103b, and 103c, the vapor is mixed inside the chimney member 107 and then released from the aperture 170 into the vacuum chamber 102.
[0028]
The mounting plate 187 described above is fixed to a moving mechanism such as a rod (not shown). When the vapor of the evaporation material released from the aperture 170 is stabilized, when the moving mechanism is operated, the evaporation device 110 moves and the aperture 170 is moved. Passes below the substrate holder 104. When the vapor of the evaporation material released from the aperture 170 reaches the film formation surface of the substrate 105 through the opening 160 of the mask, the evaporation material adheres to the film formation surface and an organic thin film grows.
[0029]
Thus, the evaporation apparatus 110 reciprocates once under the substrate 105 while releasing vapor of the evaporation material from the aperture 170, and the organic film made of the evaporation material is formed on the film formation surface of the substrate 105 exposed from the opening 160 of the mask. A thin film is formed.
[0030]
In the film forming apparatus 101 described above, since the temperature of the end portion of the lid 131a is lowered and the evaporation material is deposited, the vapor from each of the through holes 138a, 138b, and 138c of the evaporation sources 103a, 103b, and 103c. Therefore, the vapor emitted from the aperture 170 is not uniform, and the film thickness distribution of the organic thin film to be formed is not uniform.
[0031]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention was created to solve the above-described disadvantages of the prior art, and an object of the present invention is to provide a technique for forming an organic thin film having a uniform film thickness distribution and good film quality.
[0032]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a container in which an elongated opening is formed, an evaporating material disposed in the container, and a lid that is disposed on the opening and covers the opening. A through-hole provided in the lid portion for connecting the inside and the outside of the container, a shielding plate disposed between the lid portion and the evaporation material, and attaching the shielding plate to the lid portion An attachment member, first and second current introduction terminals that are arranged outside the container and to which a voltage is applied, and first and second current introduction terminals that connect the first and second current introduction terminals and both ends of the lid portion, respectively. 1 and a second support part, The first and second current introduction terminals are cooled; The amount of heat generated per unit length in the direction in which the current flows is larger in the first and second support portions than in the lid portion.
A second aspect of the present invention is the evaporation source according to the first aspect, wherein the widths of the first and second support portions are smaller than the width of the lid portion.
A third aspect of the present invention is the evaporation source according to the first aspect, wherein the thickness of the first and second support portions is smaller than the thickness of the lid portion.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a container in which an elongated opening is formed, an evaporation material disposed in the container, a lid disposed on the opening and covering the opening, and the lid. A through-hole connecting the inside and the outside of the container, a shielding plate disposed between the lid and the evaporation material, an attachment member for attaching the shielding plate to the lid, and the exterior of the container And first and second current introduction terminals to which a voltage is applied, and first and second support portions that connect the first and second current introduction terminals and both ends of the lid portion, respectively. A heat reflecting device that reflects heat emitted from the first and second support portions and returns the heat to the first and second support portions. And the first and second current introduction terminals are cooled. Evaporation source.
[0033]
According to the present invention, the first and second current introduction terminals are cooled in order to prevent the first and second current introduction terminals connected to the first and second support portions from excessively rising in temperature. As a result, even if the first and second support portions are cooled, the first and second support portions are configured so that the amount of heat generated by the first and second support portions is larger than that of the lid portion. The temperature of the support portion 2 does not decrease and becomes substantially the same as the lid portion.
[0034]
For this reason, even if the vapor of the evaporation material reaches the first and second support portions and the lid portion in the vicinity thereof and the evaporation material adheres, the temperature of the adhering portion is not lowered. The material re-evaporates and does not deposit on the first and second support parts or the cover part in the vicinity thereof.
[0035]
Conventionally, when a film is formed on a plurality of substrates, the amount of deposited evaporation material increases, the vapor flow inside the evaporation source becomes non-uniform, and the film thickness of the organic thin film is not uniform. However, in this embodiment, since the evaporation material does not precipitate as described above, the film thickness of the organic thin film becomes uniform as compared with the conventional case.
[0036]
In the present invention, the width and thickness of the first and second support portions may be configured to be smaller than the width and thickness of the lid portion. By configuring in this way, the electric resistance of the first and second support parts becomes larger than the electric resistance of the lid part, so when the current flows and generates heat, the calorific value per unit length is The first and second support portions are larger than the lid portion.
[0037]
In the present invention, a heat reflecting device may be provided so that heat generated from the first and second support portions is reflected and returned to the first and second support portions.
[0038]
By configuring in this way, the heat generated from the first and second support portions is returned again to the first and second support portions, so the first and second support portions are returned by the returned heat. Even if the temperature is raised and the first and second support portions are cooled, the temperature of the first and second support portions does not decrease and can be made substantially the same as the lid portion. Therefore, it is possible to prevent the evaporation material from being deposited on the first and second support parts and the cover part in the vicinity thereof.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Reference numerals 3a, 3b, and 3c in FIG. 1 indicate evaporation sources according to the present invention, and reference numeral 1 indicates a film forming apparatus that includes the evaporation sources 3a, 3b, and 3c according to the present invention.
[0040]
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the film forming apparatus 1. The film forming apparatus 1 has a vacuum chamber 2. The vacuum chamber 2 is connected to a vacuum exhaust system (not shown), and is configured so that the interior of the vacuum chamber 2 can be exhausted when the vacuum exhaust system is activated.
[0041]
An evaporation device 10 is disposed below the inside of the vacuum chamber 2.
The evaporation apparatus 10 includes a mounting plate 87, a chimney member 7, and evaporation sources 3a, 3b, and 3c.
The mounting plate 87 is disposed horizontally below the inside of the vacuum chamber 2.
[0042]
The chimney member 7 has a bottomed container shape, and as shown in a plan view of FIG. 2 (b), the bottom portion is provided with an aperture 70 which is a through-hole for releasing vapor of an evaporation material to be described later. .
The chimney member 7 has the edge of the opening fixed to the surface of the mounting plate 87 in a state where the aperture 70 is directed upward and the opening of the container is directed vertically downward.
[0043]
The evaporation sources 3 a, 3 b, 3 c are arranged in a horizontal row inside a space surrounded by the mounting plate 87 and the chimney member 7. Among the respective evaporation sources 3a, 3b and 3c, the evaporation source 3a arranged in the center and the evaporation sources 3b and 3c arranged on both sides thereof are different in size and evaporation material to be accommodated, but other configurations Since both are the same, hereinafter, the configuration of the evaporation source 3a disposed in the center will be described.
[0044]
FIG. 2A is a sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 1 corresponds to a cross-sectional view taken along line BB in FIG. The evaporation source 3a includes a container 30a, a discharge plate 36a, and a shielding plate 32a.
[0045]
The opening of the container 30a is directed vertically upward, and the discharge plate 36a is placed on the edge of the opening of the container 30a in close contact with the edge of the opening. The discharge plate 36a includes a lid portion 31a and first and second support portions 33a disposed at both ends thereof. ₁ 33a ₂ It consists of and.
[0046]
FIG. 3 shows a plan view of the evaporation source 3a. The opening 39a of the container is an elongated rectangle, and the lid portion 31a is formed into an elongated rectangle larger than the opening 39a, and the opening of the container 30a is such that the four sides of the lid portion 31a are located outside the four sides of the container 30a. The lid portion 31a protrudes outside the opening 39a of the container and covers the opening 39a.
[0047]
A through hole 38a is provided in the central portion of the lid portion 31a described above, and the inside and the outside of the container 30a are connected by the through hole 38a and the opening 39a. The through hole 38a is smaller than the opening 39a of the container, and the lid portion 31a in the vicinity of the through hole 38a is located on the inner bottom surface of the container 30a.
[0048]
In addition, four rod-shaped attachment members 51a in a vertical state are arranged inside the container 30a. The through hole 38 is formed in a rectangular shape, and one upper end of each mounting member 51a is fixed to the surface of the lid portion 31a on the side facing the inner bottom surface of the container 30a at positions near the four corners of the through hole 38a. Has been. On the other hand, the lower end portion of each mounting member 51a is fixed to the four corners of the shielding plate 52a. As a result, the shielding plate 52a is suspended below the lid portion 31a by the mounting member 51a as shown in FIG. It has been. The shielding plate 32a is located between the inner bottom surface of the container 30a and the opening 39a so that the inner bottom surface of the container 30a and the shielding plate 32a are not in direct contact with each other.
[0049]
The suspended shielding plate 32a is formed in an elongated rectangular shape and is larger than the through hole 38a. The edge of the shielding plate 32a protrudes outside the edge of the through hole 38a.
On the mounting plate 87a, there are two support bases 77a. ₁ 77a ₂ Are fixed at predetermined intervals. Each support stand 77a ₁ 77a ₂ Above the first and second current introduction terminals 75a, respectively. ₁ 75a ₂ Is fixed. The first and second support portions 33a described above. ₁ 33a ₂ Respectively, as shown in FIG. 2A, the first and second current introduction terminals 75a. ₁ 75a ₂ As a result, the evaporation source 3a is connected to the first and second current introduction terminals 75a. ₁ 75a ₂ Support stand 77a through ₁ 77a ₂ Will be supported above.
[0050]
Thus, the evaporation source 3a becomes the support base 77a. ₁ 77a ₂ In the state supported above, there is a gap between the bottom surface of the container 30a and the mounting plate 87, and the heater 58a is disposed in the gap. A power source 80 is disposed outside the vacuum chamber 2, and the heater 58 a described above is connected to the power source 80. The heater 58a is composed of a resistance heating element. When the power supply 80 is activated, a voltage is applied to both ends of the heater 58a so that a current flows, and the heater 58a generates heat to heat the container 30a. .
[0051]
When the evaporation material 40a is accommodated in the container 30a and the heater 58a generates heat in a state where the container 30a is placed in a vacuum atmosphere, the container 30a is heated, the evaporation material 40a in the container 30a is heated, and the evaporation material 40a steam is generated.
[0052]
The flow of the vapor of the evaporating material 40a is indicated by reference numeral 61 in FIG. 4 is a view corresponding to the cross-sectional view taken along the line DD of FIG. The vapor 61 of the evaporating material passes through the gap between the shielding plate 32a and the discharge plate 36a, and then is discharged from the through hole 38a into the space surrounded by the mounting plate 87 and the chimney member 7.
[0053]
As described above, the edge of the shielding plate 32a protrudes outside the edge of the through hole 38a, and either the shielding plate 32a or the discharge plate 36a is disposed above the evaporation material 40, and the evaporation When the vapor reaches the discharge plate 36a among the vapors of the material, the vapor adheres to the discharge plate 36a. Further, when the evaporation material bumps and jumps out in the form of droplets, the droplets adhere to the shielding plate 32a.
[0054]
The release plate 36a, the shielding plate 32a, and the mounting member 51a described above are each formed of a resistance heating element such as Ta, Fe-Cr, graphite, ceramic, and the first and second current introduction terminals 75a described above. ₁ 75a ₂ Is electrically connected to the power source 80 by a conducting wire 95, and activates the power source 80 to provide a first current introduction terminal 75a. ₁ A positive voltage is applied to the second current introduction terminal 75a. ₂ When a negative voltage is applied to the first current introduction terminal 75a, ₁ To the second current introduction terminal 75a through the discharge plate 36a. ₂ A current flows to the discharge plate 36a, and the discharge plate 36a generates heat. For this reason, even if vapor of the evaporation material reaches the release plate 36a that has generated heat and the evaporation material adheres, the evaporation material is heated by the discharge plate 36a and re-evaporates.
[0055]
When a current flows through the discharge plate 36a in this way, a potential difference is generated between both ends of the through hole 38a of the discharge plate 36a. Due to this potential difference, a current also flows from the discharge plate 36a to the shielding plate 32a via the mounting member 51a. Generates heat. For this reason, even if the evaporation material is scattered by bumping and adheres to the shielding plate 32a, the evaporation material is heated by the shielding plate 32a to evaporate.
[0056]
Thus, the discharge plate 36a generates heat and the first and second support portions 33a. ₁ 33a ₂ Generates heat. At this time, the first and second support portions 33a ₁ 33a ₂ The first and second current introduction terminals 75a connected to ₁ 75a ₂ If the temperature of the substrate rises excessively, inconvenience arises. ₁ 77a ₂ A water pipe (not shown) is provided in the inside of the water pipe, and when cooling water is passed through the water pipe, the support base 77a. ₁ 77a ₂ First and second current introduction terminals 75a arranged on the top ₁ 75a ₂ Is cooled and the first and second current introduction terminals 75a are cooled. ₁ 75a ₂ Support stand 77a connected to ₁ 77a ₂ And the temperature of the conducting wire 95 does not rise.
[0057]
Conventionally, the first and second current introduction terminals 75a. ₁ 75a ₂ When the first and second support portions 33a are cooled ₁ 33a ₂ Is lower than the temperature of the central portion of the lid portion 31a, the first and second support portions 33a. ₁ 33a ₂ When the vapor of the evaporating material reaches both ends of the lid portion 31a in the vicinity of the evaporating material, the evaporating material is deposited on both end portions of the lid portion 31a.
[0058]
The first and second support portions 33a described above. ₁ 33a ₂ The plane is formed in a rectangular shape, the thickness is the same as the thickness of the lid portion 31a, and the first and second support portions 33a ₁ 33a ₂ The width Δa is smaller than the width Δb of the lid portion 31a, and the first and second support portions 33a. ₁ 33a ₂ Is larger than the electrical resistance of the lid portion 31a. For this reason, when current flows and heat is generated, the first and second support portions 33a. ₁ 33a ₂ The calorific value per unit length is larger than the calorific value per unit length of the lid portion 31a.
[0059]
Therefore, the first and second support portions 33a ₁ 33a ₂ When the width Δa is set to an appropriate value, the first and second current introduction terminals 75a are connected to the water pipe. ₁ 75a ₂ Even if the first and second support portions 33a are cooled ₁ 33a ₂ Can be set to substantially the same temperature as the lid portion 31.
[0060]
For this reason, as in the prior art, the first and second support portions 33a. ₁ 33a ₂ Even if the vapor of the evaporation material adheres to both ends of the lid portion 31a in the vicinity thereof, the temperature of the portion does not become low, so that the attached evaporation material is evaporated again to become a vapor. Therefore, the evaporation material does not deposit on both ends of the lid portion 31a, and uniform evaporation material vapor is released from any position of the through hole 38a.
[0061]
A substrate holder 4 is provided above the inside of the vacuum chamber 2, and the substrate holder 4 can hold the substrate 5 on which the vapor deposition film is to be formed with the film formation surface facing vertically downward. It is configured as follows.
[0062]
Hereinafter, a process of forming an organic thin film on the substrate surface with the film forming apparatus 1 described above will be described. In advance, a solid or liquid evaporation material as a host material is put in a container 30a of an evaporation source 3a arranged in the center, and dopant materials are put in the containers 30b and 30c of the evaporation sources 3b and 3c arranged on both sides of the container 30a. Put solid or liquid evaporating material to become. Here, the evaporation material to be the host material is Alq _Three (8-hydroxyquinoline aluminum) and the evaporation material as the dopant material is DCJTB, rubrene, or the like.
[0063]
Next, the evacuation system is started and the inside of the vacuum chamber 2 is evacuated. When the pressure inside the vacuum chamber 2 becomes equal to or lower than the pressure suitable for vacuum deposition, the substrate 5 is held by the substrate holder 4 while maintaining the state, and the evaporator 10 is set as indicated by a two-dot chain line in FIG. It is arranged at the end in the vacuum chamber 2.
[0064]
Next, when the power source 80 is activated to evaporate the evaporation materials 40a, 40b, and 40c inside the evaporation sources 3a, 3b, and 3c, the vapors of the evaporation materials 40a, 40b, and 40c are changed to the respective evaporation sources 3a, 3b, and 3c. From the through holes 38 a, 38 b and 38 c, the light is discharged into the space surrounded by the chimney member 7 and the mounting plate 87.
[0065]
In FIG. 5, the schematic diagram of the positional relationship of the chimney member 7 and the evaporation sources 3a, 3b, 3c is shown. The through holes 38a, 38b, 38c of the respective evaporation sources 3a, 3b, 3c are formed in an elongated rectangular shape and are arranged in parallel to each other. In addition, the aperture 70 of the chimney member 7 is formed in an elongated slit shape, and is disposed so as to be parallel to the respective through holes 38a, 38b, 38c. When steam is released from each of the through holes 38a, 38b, and 38c, each steam is released from the aperture 70 to the space inside the vacuum chamber 2. At this time, each vapor is uniformly discharged from each through hole 38 a, 38 b, 38 c, and is uniformly discharged from any position of the aperture 70.
[0066]
The mounting plate 87 described above is fixed to a moving mechanism such as a rod (not shown). When the vapor of the evaporation material released from the aperture 70 into the vacuum chamber 2 is stabilized, the evaporation mechanism 10 is operated when the moving mechanism is operated. 1 moves from the position indicated by the two-dot chain line in FIG. 1 in a direction 88 perpendicular to the longitudinal direction of the aperture 70, and as a result, the aperture 70 passes under the substrate holder 4.
[0067]
A mask 6 having an opening 60 is disposed at a position below the film formation surface of the substrate 5, the aperture 70 moves below the substrate 5, and vapor of the evaporation material released from the aperture 70 is opened to the opening 60. When the film reaches the film formation surface of the substrate 5 through the substrate, the evaporation material adheres to the film formation surface and an organic thin film grows. When the aperture 70 passes under the substrate holder 4, both end portions of the aperture 70 protrude from both ends of the substrate 5, and the aperture 70 passes through the entire region of the substrate 5, so that it is exposed from the opening 60 of the mask. Vapor reaches all the film formation surfaces of the substrate 5, and an organic thin film is formed.
[0068]
Thus, the evaporation apparatus 10 reciprocates once under the substrate 5 while releasing vapor of the evaporation material from the aperture 70, and an organic thin film made of the evaporation material is formed on the film formation surface of the substrate 5.
[0069]
As described above, since the vapor of the evaporation material is uniformly discharged from the aperture 70, the vapor reaches the film formation surface of the substrate 5 uniformly. As a result, the film thickness of the organic thin film formed on the film formation surface becomes uniform.
[0070]
In the above-described embodiment, the first and second support portions 33a. ₁ 33a ₂ However, the evaporation source of the present invention is not limited to this. For example, the evaporation source 3a indicated by reference numeral 81a in FIG. As described above, the first and second support portions 33a ₁ 33a ₂ And the width of the lid portion 31a are equal, and the first and second support portions 33a ₁ 33a ₂ Alternatively, a discharge plate 46a having a thickness Δd that is thinner than the thickness Δc of the lid may be used. Even if comprised in this way, the 1st, 2nd support part 33a ₁ 33a ₂ Is larger than the electrical resistance of the lid portion 31a, the amount of heat generated per unit length is the first and second support portions 33a. ₁ 33a ₂ Is larger than the lid portion 31a. Therefore, in the discharge plate 46a, the first and second support portions 33a are the same as the evaporation source 3a in FIG. ₁ 33a ₂ Then, there is no temperature drop at both ends of the lid portion 31a, and the evaporation material does not precipitate.
[0071]
The first and second support portions 33a ₁ 33a ₂ The width and thickness of the heat reflecting plate 71a are the same as the width and thickness of the lid portion 31a. ₁ 71a ₂ May be provided. An example of the evaporation source is shown in FIG. 7A, FIG. 7B, and FIG. FIG. 8 shows a plan view of the evaporation source 83a, and FIGS. 7A and 7B correspond to the cross-sectional view taken along the line EE.
[0072]
This heat reflecting plate 71a ₁ 71a ₂ Is a rectangular plate as shown in FIG. 8, and is made of a material that reflects heat. Here, the heat reflecting plate 71a. ₁ 71a ₂ A high melting point metal such as Ta is used. This heat reflecting plate 71a ₁ 71a ₂ The first and second support portions 33a ₁ 33a ₂ It is arranged above.
[0073]
If comprised in this way, as shown in FIG.7 (b), the 1st, 2nd support part 33a will be shown. ₁ 33a ₂ Part of the heat 54 emitted from the heat reflection plate 71a ₁ 71a ₂ The first and second support portions 33a are reflected again at ₁ 33a ₂ Returned to Therefore, the support base 77a ₁ 77a ₂ The first and second current introduction terminals 75a ₁ 75a ₂ Even if the first and second support portions 33a are cooled ₁ 33a ₂ In addition, since the temperature at both ends of the lid portion 31a does not decrease excessively, the evaporation material does not precipitate.
[0074]
In the above-described embodiment, the aperture is moved by moving the evaporation apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the substrate side can be moved.
[0075]
In the above-described embodiment, the three evaporation sources 3a, 3b, and 3c are arranged in parallel. However, two or four or more evaporation sources may be arranged in parallel. Alternatively, only the evaporation source may be provided.
[0076]
Further, although a refractory metal such as Ta is used as the heat reflecting plate, the present invention is not limited to this, and any material that can reflect heat may be used. For example, stainless steel may be used.
[0077]
【The invention's effect】
An organic thin film having a uniform film thickness and good film quality can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a first sectional view of a vacuum deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a second cross-sectional view of a vacuum evaporation apparatus according to an embodiment of the present invention.
(b): A plan view illustrating a chimney member according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view illustrating an evaporation source according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a state in which an evaporation material evaporates in an evaporation source according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a positional relationship between an evaporation source and an aperture and a mask according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an evaporation source according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7A is a cross-sectional view illustrating an evaporation source according to another embodiment of the present invention.
(B): Cross-sectional view for explaining the operation of the evaporation source according to another embodiment of the present invention
FIG. 8 is a plan view illustrating an evaporation source according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a first cross-sectional view illustrating a conventional vacuum evaporation apparatus
FIG. 10A is a second sectional view for explaining a conventional vacuum vapor deposition apparatus.
(B): Plan view for explaining a conventional chimney member
FIG. 11 is a plan view illustrating a conventional evaporation source
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum vapor deposition apparatus 2 ... Vacuum tank 3a, 3b, 3c ... Evaporation source 31 ... Cover part 32 ... Shielding plate 40 ... Evaporation material 51 ... Mounting member 75 ₁ 75 ₂ ... Current introduction terminal

Claims

A container with an elongated opening;
An evaporating material disposed in the container;
A lid disposed on the opening and covering the opening;
A through hole provided in the lid portion for connecting the inside and the outside of the container;
A shielding plate disposed between the lid and the evaporation material;
An attachment member for attaching the shielding plate to the lid portion;
First and second current introduction terminals which are arranged outside the container and to which a voltage is applied;
Having first and second support portions for connecting the first and second current introduction terminals and both ends of the lid portion, respectively.
The first and second current introduction terminals are cooled;
The evaporation source characterized in that the heat generation amount per unit length with respect to the direction of current flow is larger in the first and second support portions than in the lid portion.

The evaporation source according to claim 1, wherein a width of each of the first and second support portions is smaller than a width of the lid portion.

The evaporation source according to claim 1, wherein the first and second support portions have a thickness smaller than a thickness of the lid portion.

A container with an elongated opening;
An evaporating material disposed in the container;
A lid disposed on the opening and covering the opening;
A through hole provided in the lid portion for connecting the inside and the outside of the container;
A shielding plate disposed between the lid and the evaporation material;
An attachment member for attaching the shielding plate to the lid portion;
First and second current introduction terminals which are arranged outside the container and to which a voltage is applied;
First and second support portions for connecting the first and second current introduction terminals and both ends of the lid portion, respectively;
The first, the by reflecting heat emitted from the second supporting portion first, have a thermal reflector which returns to the second supporting portion,
The first and second current introduction terminals are cooled evaporation sources.