JP4156891B2 - Thin film forming equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、有機LED素子の発光層に用いられる有機薄膜を蒸着によって形成するための薄膜形成装置に関する。
【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、蛍光性有機化合物を電気的に励起して発光させる自発光型素子で、高輝度、高視野角、面発光、薄型で多色発光が可能であり、しかも数Vという低電圧の直流印加で発光する全固体素子で、かつ低温においてもその特性の変化が少ないという特徴を有している。
【0003】
図4は、従来の有機LED素子を作成するための真空蒸着装置の概略構成図である。
図4に示すように、この有機薄膜形成装置101にあっては、真空槽102の下部に蒸発源103が配設されるとともに、この蒸発源103の上方に成膜対象物である基板104が配置されている。そして、蒸発源104から蒸発される有機材料の蒸気を、マスク105を介して基板104に蒸着させることによって所定パターンの有機薄膜を形成するようになっている(例えば特開平11−124667号公報参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−124667号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、マスクのピッチのファイン化に伴い、従来の技術では均一な膜厚分布を得ることが困難で、このため、画素の発光にむらが生ずるとともに、膜厚の薄い領域において電流が流れ過ぎることによって素子の劣化を引き起こし、これにより有機LED素子の寿命が制限されるという問題があった。
【0006】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、均一な膜厚分布の有機薄膜を形成しうる薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項1記載の発明は、成膜対象物に対して薄膜を形成するための真空槽と、前記成膜対象物の近傍に配設され、縦横の幅が異なる開口部を有するマスクと、前記真空槽内に配設され、有機材料を含む蒸発材料を蒸発させるための蒸発源と、前記マスクと対向するように配設され、前記成膜対象物と前記蒸発源との間の空間を仕切る仕切り部とを備え、前記蒸発源は、前記有機材料を含む蒸発材料を収容する容器と、当該容器の上方近傍に設けられたヒータを有し、前記仕切り部に、前記成膜対象物の蒸着領域を制限するための細長形状のアパーチャーが設けられ、前記アパーチャーと前記成膜対象物とが、当該アパーチャーの幅方向で、かつ、当該マスクの開口部の長手方向に相対的に移動するように構成されていることを特徴とする薄膜形成装置である。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記マスクに、複数の開口部が設けられていることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記マスクの複数の開口部が、一定方向を向くように配列されていることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項記載の発明において、前記アパーチャーと前記成膜対象物のうち、前記アパーチャーが移動するように構成されていることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、前記蒸発源が、前記アパーチャーとともに移動するように構成されていることを特徴とする。
【0008】
このような構成を有する本発明の場合、アパーチャーと成膜対象物とが、アパーチャーの幅方向で、かつ、マスクの開口部の長手方向に相対的に移動するように構成されていることから、アパーチャーから流出する有機材料を含む蒸着材料の蒸気が成膜対象物の表面に均一に蒸着するようになるため、成膜対象物に対して確実に膜厚分布の均一化を図ることが可能になる。
【0009】
その結果、本発明によれば、画素の発光むらを防止することができるとともに、長寿命の有機LED素子を効率良く製造することができる。
【0010】
また、本発明においては、蒸発源とマスクの間の空間において、アパーチャー以外の部分は仕切り部によって仕切られているため、蒸発源からの熱がマスクに伝わりにくく、これによりマスクの変形に起因する蒸着領域のずれを防止することが可能になる。
【0011】
さらに、本発明によれば、複数の開口部が設けられたマスクを用い、大型の成膜対象物に複数のパターンの成膜を行う場合や、複数の成膜対象物に対して同時に成膜を行う場合であっても、成膜対象物の各部分について、また各成膜対象物に対して確実に膜厚分布の均一化を図ることが可能になる。
【0012】
この場合、マスクの複数の開口部を一定方向を向くように配列しておけば、アパーチャーと成膜対象物の相対移動方向を一定にすることができ、これにより効率良く成膜を行うことが可能になる。
【0013】
また、アパーチャーと成膜対象物のうち、アパーチャーが移動するように構成すれば、簡素な構成で小型の薄膜形成装置を得ることが可能になる。
【0014】
さらにまた、蒸発源をアパーチャーとともに移動させることにより、蒸発源とアパーチャーとの相対的な位置関係を調整することができ、これにより成膜対象物に対して斜め方向から入射する蒸着成分をカットすることができるため、より膜厚分布の均一化を図ることが可能になる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る薄膜形成装置の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明に係る薄膜形成装置の好ましい実施の形態の正面側断面図、図2(a)は、同薄膜形成装置の側面側断面図、図2(b)は、同実施の形態の仕切り部の平面図、図3は、アパーチャーとマスクとの関係を示す説明図である。
【0016】
図1に示すように、本実施の形態の薄膜形成装置1は、図示しない真空排気系に接続された真空槽2を有し、この真空槽2の下方には蒸発源3が配設されている。
【0017】
図2に示すように、本実施の形態の場合、蒸発源3は、長方体形状の容器30を有し、この容器30内に所定の有機系の蒸着材料(例えばAlq3)40が収容されている。そして、容器30の上方近傍に設けたヒータ31、32によって蒸着材料40を加熱するように構成されている。
【0018】
一方、真空槽2の上部には、基板ホルダー4が設けられ、この基板ホルダー4に、蒸着膜を形成すべき基板(成膜対象物)5が固定されている。そして、基板5の下方近傍にはマスク6が設けられている。
【0019】
図3に示すように、本実施の形態の場合、マスク6には、基板5上に所定の薄膜を蒸着するための複数のパターン状の開口部60が形成されている。
【0020】
さらに、本実施の形態においては、真空槽2内における基板5と蒸発源3との間の空間を仕切る仕切り部7が設けられている。
【0021】
ここで、仕切り部7は、例えばアルミニウム(Al)等の材料からなるもので、上述した蒸発源3の上側部分を覆うように、所定の大きさの例えば長方体箱型形状に形成されている。
【0022】
また、この仕切り部7は、図示しない冷却水等を循環させることによって冷却するように構成されている。
【0023】
そして、図1及び図2(a)(b)に示すように、蒸発源3の鉛直上方で、仕切り部7の上部の中央部分に、細長いスリット形状のアパーチャー70が、上述したマスク6と対向するように設けられている。
【0024】
図3に示すように、本実施の形態のアパーチャー70は、その長さが成膜対象となる基板5の幅より長くなるようにX方向の長さが設定されている。
【0025】
また、アパーチャー70の幅は、膜厚の均一の観点から、蒸発源3と基板5との間の距離より小さくすることが好ましく、より好ましくは、蒸発源3と基板5との間の距離の1/3以上1/3以下である。
【0026】
一方、本実施の形態の場合、マスク6の開口部60は、縦横の幅が異なる長方形形状に形成されている。
【0027】
この場合、各開口部60は、X方向の長さDxよりY方向の長さDyが大きくなるようにその大きさが設定され、さらに、各開口部60は、一定方向(本実施の形態の場合はY方向)を向くように平行に配列されている。
【0028】
なお、マスク6の開口部60は、X方向の長さDxが30mm程度、Y方向の長さDyが60mm程度である。
【0029】
図1に示すように、本実施の形態においては、蒸発源3と仕切り部7が、例えば図示しないボールねじ等を有する移動機構を用いて、共に同一方向に同期して移動するように構成されている。
【0030】
この場合、蒸発源3及び仕切り部7が移動する方向は、アパーチャー70の幅方向で、かつ、マスク6の開口部60の長手方向(図3の矢印Y+方向又はY−方向)である。
【0031】
また、蒸発源3及び仕切り部7の移動範囲は、図1の2点鎖線で示すホームポジションからアパーチャー70が基板5の全面を横切るまでの範囲である。
【0032】
ここで、図1の矢印は、仕切り部7のアパーチャー70の中心軸線の移動範囲を示すものである。
【0033】
このような構成を有する本実施の形態においては、まず、基板5を真空槽2内に搬入し、真空槽内を所定の圧力にした後、仕切り部7が待機位置に位置している状態でヒータ31、32への通電を行い、蒸着材料40の蒸発を開始する。
【0034】
そして、仕切り部7のアパーチャー70から流出する蒸着材料40の成膜速度を図示しない膜厚センサによって検出し、その値が所定の値に到達した時点で蒸発源3及び仕切り部7を成膜位置に向って矢印P方向へ移動させる。
【0035】
この移動の直後に、蒸発源3のヒータ31、32の温度を制御して蒸着材料40の温度を所定の温度に保持し、これにより蒸着材料40の成膜速度を一定の速度に制御して成膜を行う。
【0036】
そして、仕切り部7のアパーチャー70が基板5の全面を横切った後、蒸発源3及び仕切り部7を待機位置に向って矢印Q方向へ移動させる。この場合、仕切り部7のアパーチャー70が基板5の全面を横切るまで上記蒸発源3のヒータ31、32の温度制御を行う。
【0037】
そして、仕切り部7のアパーチャー70が基板5の全面を横切った後、ヒータ31、32への通電を停止する。
【0038】
その後、基板5を真空槽2から搬出し、新たな基板5を真空槽2内へ搬入して上述した工程を繰り返す。
【0039】
以上述べたように本実施の形態によれば、アパーチャー70と基板5とが、アパーチャー70の幅方向で、かつ、マスク6の開口部60の長手方向に相対的に移動するように構成されていることから、アパーチャー70から流出する蒸着材料の蒸気が基板5の表面に均一に蒸着するようになるため、特に膜厚分布の均一化を図ることが可能になる。
【0040】
その結果、本実施の形態によれば、画素の発光むらを防止することができるとともに、長寿命の有機LED素子を効率良く製造することができる。
【0041】
また、本実施の形態においては、蒸発源とマスク6の間の空間において、アパーチャー70以外の部分は仕切り部によって仕切られているため、蒸発源からの熱がマスク6に伝わりにくく、これによりマスク6の変形に起因する蒸着領域のずれを防止することが可能になる。
【0042】
さらに、本実施の形態によれば、上記複数の開口部60が設けられたマスク6を用い、大型の基板5に複数の素子パターンの成膜を行う場合や、複数基板(図示せず)に対して同時に成膜を行う場合であっても、基板5の各部分について、また各基板に対して確実に膜厚分布の均一化を図ることができる。
【0043】
また、マスク6の複数の開口部60を一定方向を向くように配列しておくことにより、アパーチャー70と基板5の相対移動方向を一定にすることができ、これにより効率良く成膜を行うことができる。
【0044】
また、アパーチャー70と基板5のうち、アパーチャー70が移動するように構成されているので、簡素な構成で小型の薄膜形成装置を得ることができる。
【0045】
さらにまた、本実施の形態においては、蒸発源3をアパーチャー70とともに移動させることにより、蒸発源3とアパーチャー70との位置関係を固定して基板5に対し斜め方向から入射する蒸着成分をカットすることができるため、より膜厚分布の均一化を図ることができる。
【0046】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上述の実施の形態においては、仕切り部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。
【0047】
また、アパーチャーの形状については、細長形状であれば、楕円形状、円形状、四角形状等にすることも可能である。
【0048】
さらに、上記実施の形態においては、成膜時に仕切り部及び蒸発源を1往復させるようにしたが、2往復以上させるようにしてもよい。
【0049】
さらにまた、本発明は有機LED素子の有機薄膜を形成するための装置に限られず、種々の蒸着装置に適用することができる。ただし、本発明は有機材料を用いて有機LED素子の有機薄膜を形成する場合に特に有効なものである。
【0050】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、均一な膜厚分布の有機薄膜を形成しうるとともに、蒸発源からの熱の影響を防止しうる薄膜形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る薄膜形成装置の好ましい実施の形態の正面側断面図
【図2】(a):同薄膜形成装置の側面側断面図
(b):同実施の形態の仕切り部の平面図
【図3】アパーチャーとマスクとの関係を示す説明図
【図4】従来の有機LED素子を作成するための真空蒸着装置の概略構成図
【符号の説明】
1…薄膜形成装置 2…真空槽2 3…蒸発源 5…基板(成膜対象物) 6…マスク 7…仕切り部 40…蒸着材料 60…開口部 70…アパーチャー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film forming apparatus for forming, for example, an organic thin film used for a light emitting layer of an organic LED element by vapor deposition.
[0002]
[Prior art]
In recent years, organic LED elements have attracted attention as elements for full-color flat panel displays. An organic LED element is a self-luminous element that emits light by exciting a fluorescent organic compound electrically. It has high brightness, high viewing angle, surface light emission, thin and multicolor emission, and low voltage of several volts. This is an all-solid-state device that emits light when a direct current is applied, and has a feature that its characteristic change is small even at a low temperature.
[0003]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a vacuum deposition apparatus for producing a conventional organic LED element.
As shown in FIG. 4, in the organic thin
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-124667 Publication
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, with the finer pitch of the mask, it has been difficult to obtain a uniform film thickness distribution with the conventional technique, which causes uneven emission of pixels and current flows in a thin film area. When it passes, the deterioration of the element is caused, and there is a problem that the lifetime of the organic LED element is limited.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus and a thin film forming method capable of forming an organic thin film having a uniform film thickness distribution.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention of
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the mask is provided with a plurality of openings.
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the plurality of openings of the mask are arranged so as to face a certain direction.
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the aperture is configured to move among the aperture and the film formation target. .
The invention according to claim 5 is the invention according to
[0008]
In the case of the present invention having such a configuration, the aperture and the film formation target are configured to move relatively in the width direction of the aperture and in the longitudinal direction of the opening of the mask. Vapor of vapor deposition material including organic material flowing out from the aperture is uniformly deposited on the surface of the film formation target, making it possible to ensure uniform film thickness distribution over the film formation target. Become.
[0009]
As a result, according to the present invention, uneven emission of pixels can be prevented, and a long-life organic LED element can be efficiently manufactured.
[0010]
Further, in the present invention, in the space between the evaporation source and the mask, since the portion other than the aperture is partitioned by the partition portion, the heat from the evaporation source is difficult to be transmitted to the mask, thereby causing deformation of the mask. It is possible to prevent the deposition area from shifting.
[0011]
Furthermore, according to the present invention, when a mask having a plurality of openings is used to form a plurality of patterns on a large film formation target, or a film is formed on a plurality of film formation targets simultaneously. Even in the case of performing the above, it is possible to ensure uniform film thickness distribution for each part of the film formation target and for each film formation target.
[0012]
In this case, if the plurality of openings of the mask are arranged so as to face a certain direction, the relative movement direction of the aperture and the film formation target can be made constant, thereby enabling efficient film formation. It becomes possible.
[0013]
Further, if the aperture is configured to move among the aperture and the film formation target, it is possible to obtain a small thin film forming apparatus with a simple configuration.
[0014]
Furthermore, by moving the evaporation source together with the aperture, the relative positional relationship between the evaporation source and the aperture can be adjusted, thereby cutting the vapor deposition components incident on the film formation target from an oblique direction. Therefore, the film thickness distribution can be made more uniform.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a thin film forming apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a front sectional view of a preferred embodiment of a thin film forming apparatus according to the present invention, FIG. 2 (a) is a side sectional view of the thin film forming apparatus, and FIG. 2 (b) is the same embodiment. FIG. 3 is an explanatory view showing the relationship between the aperture and the mask.
[0016]
As shown in FIG. 1, a thin
[0017]
As shown in FIG. 2, in the case of the present embodiment, the
[0018]
On the other hand, a
[0019]
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the
[0020]
Furthermore, in the present embodiment, a
[0021]
Here, the
[0022]
Moreover, this
[0023]
As shown in FIGS. 1 and 2A and 2B, an elongated slit-shaped
[0024]
As shown in FIG. 3, the length in the X direction of the
[0025]
In addition, the width of the
[0026]
On the other hand, in the case of the present embodiment, the
[0027]
In this case, the size of each
[0028]
The
[0029]
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the
[0030]
In this case, the direction in which the
[0031]
Further, the movement range of the
[0032]
Here, the arrows in FIG. 1 indicate the movement range of the central axis of the
[0033]
In the present embodiment having such a configuration, first, the substrate 5 is carried into the
[0034]
And the film-forming speed | rate of the
[0035]
Immediately after this movement, the temperature of the
[0036]
And after the
[0037]
And after the
[0038]
Thereafter, the substrate 5 is unloaded from the
[0039]
As described above, according to the present embodiment, the
[0040]
As a result, according to the present embodiment, it is possible to prevent uneven emission of pixels and to efficiently manufacture a long-life organic LED element.
[0041]
Further, in the present embodiment, in the space between the evaporation source and the
[0042]
Furthermore, according to the present embodiment, when the
[0043]
In addition, by arranging the plurality of
[0044]
Further, since the
[0045]
Furthermore, in this embodiment, by moving the
[0046]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made.
For example, in the above-described embodiment, the aperture is moved by moving the partition portion. However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to move the substrate side.
[0047]
In addition, the shape of the aperture can be an elliptical shape, a circular shape, a quadrangular shape, or the like as long as it is an elongated shape.
[0048]
Furthermore, in the above embodiment, the partition portion and the evaporation source are reciprocated once during film formation, but may be reciprocated two or more times.
[0049]
Furthermore, this invention is not restricted to the apparatus for forming the organic thin film of an organic LED element, It can apply to various vapor deposition apparatuses. However, the present invention is particularly effective when an organic thin film of an organic LED element is formed using an organic material.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a thin film forming apparatus capable of forming an organic thin film having a uniform film thickness distribution and preventing the influence of heat from the evaporation source.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front cross-sectional view of a preferred embodiment of a thin film forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 (a): a cross-sectional side view of the thin film forming apparatus (b): a partition portion of the same embodiment. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between an aperture and a mask. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a conventional vacuum vapor deposition apparatus for producing an organic LED element.
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記成膜対象物の近傍に配設され、縦横の幅が異なる開口部を有するマスクと、
前記真空槽内に配設され、有機材料を含む蒸発材料を蒸発させるための蒸発源と、
前記マスクと対向するように配設され、前記成膜対象物と前記蒸発源との間の空間を仕切る仕切り部とを備え、
前記蒸発源は、前記有機材料を含む蒸発材料を収容する容器と、当該容器の上方近傍に設けられたヒータを有し、
前記仕切り部に、前記成膜対象物の蒸着領域を制限するための細長形状のアパーチャーが設けられ、
前記アパーチャーと前記成膜対象物とが、当該アパーチャーの幅方向で、かつ、当該マスクの開口部の長手方向に相対的に移動するように構成されていることを特徴とする薄膜形成装置。A vacuum chamber for forming a thin film on the object to be deposited ;
A mask disposed in the vicinity of the film formation target and having openings with different vertical and horizontal widths;
An evaporation source disposed in the vacuum chamber for evaporating an evaporation material containing an organic material ;
A partition portion disposed to face the mask, and partitioning a space between the film formation target and the evaporation source,
The evaporation source has a container for storing an evaporation material containing the organic material, and a heater provided near the upper part of the container,
The partition portion is provided with an elongated aperture for limiting the vapor deposition region of the film formation target,
The thin film forming apparatus, wherein the aperture and the film formation target are configured to move relatively in the width direction of the aperture and in the longitudinal direction of the opening of the mask.
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