JP4216522B2

JP4216522B2 - 蒸発源及びこれを用いた薄膜形成装置

Info

Publication number: JP4216522B2
Application number: JP2002121360A
Authority: JP
Inventors: 敏夫根岸; 達彦越田; 博菊地
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2022-04-23
Also published as: JP2003317948A

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６は、従来の有機ＬＥＤ素子を作成するための薄膜形成装置の概略構成図である。
図６に示すように、この薄膜形成装置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１０３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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術においては、基板を真空槽内の上部に配置しなければならないため（デポアップ）、マスクを機械的に固定しなければならず、マスクが歪んでしまうという問題がある。
特に、近年では基板が大型化しているので、この問題が重要になってきている。
【０００５】
また、従来技術では、撓みやすい基板に有機薄膜を形成することが困難であるという問題もある。
【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、マスクの歪みの問題を招くことなく大型の成膜対象物又は撓みやすい成膜対象物に対して高精度のパターンを形成しうる蒸発源及び薄膜形成装置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、蒸発材料を収容する蒸発容器を備え、前記蒸発容器は、当該蒸発容器の内部に、蒸発材料を加熱して蒸気を発生させる収容部を有し、前記蒸発容器は、細長の円筒形状に形成され、かつ、当該円筒の軸に対して当該蒸気を垂直方向に放出する蒸発口と、当該円筒の軸に対して当該蒸気を垂直方向に放出するモニター用蒸発口と、を有する蒸発源である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記蒸発口が、鉛直下方に蒸発材料を排出するように構成されているものである。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記蒸発容器の長手方向に沿って蒸発口が設けられているものである。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記蒸発容器が、水平面に対して傾き、前記蒸発口が水平方向より下方に蒸気を放出するものである。
請求項５記載の発明は、真空槽と、前記真空槽内に請求項１乃至４のいずれか１項記載の蒸発源を備え、前記蒸発源が、成膜対象物に対して上方に位置するように構成されている薄膜形成装置である。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記蒸発源の前記モニター用蒸発口に対向する位置に設置された膜厚センサと、前記蒸発源の前記蒸発口と前記成膜対象物の間に設置されるシャッタと、を有するように構成されているものである。
請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載の発明において、前記蒸発源が、成膜対象物に対して相対的に移動するように構成されているものである。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、細長形状に形成された蒸発容器を有する蒸発源を備え、前記蒸発源が、成膜対象物に対して相対的に移動するように構成され、前記蒸発源の移動方向が、前記蒸発容器の幅方向であるものである。
【０００８】
本発明の蒸発源においては、蒸発容器に、蒸発材料を加熱して蒸気を発生させる収容部と、蒸気を円筒の軸に垂直に放出する蒸発口が設けられていることから、成膜対象物を下にしていわゆるデポダウン状態で蒸着を行うことが可能になる。
【０００９】
その結果、本発明によれば、成膜対象物上にマスクを配置して蒸着を行うことができるので、従来技術のようなマスクの歪みの問題は発生せず、大型成膜対象物に対して高精度のパターンを形成することができる。
【００１０】
また、成膜対象物がフィルム等の撓みやすい場合であっても、容易に高精度のパターンを形成することが可能になる。
【００１１】
そして、本発明においては、蒸発口から、鉛直下方に蒸発材料を排出するように構成すれば、支持台の上に成膜対象物を配置し、さらにその上にマスクを配置することができるため、成膜対象物及びマスクに撓みが生じないようにすることができる。また、支持台に冷却機構を付加することによって成膜対象物及びマスクを冷却することができる。
【００１２】
また、蒸発容器が、細長形状に形成されている場合には、成膜対象物に対してその幅方向に相対的に移動させることによって、大きな成膜対象物や複数の成膜対象物に対して蒸着を行う場合に、膜厚の均一な成膜を行うことができる。
【００１３】
この場合、特に蒸発容器の長手方向に沿って蒸発口が設けることによって、より膜厚の均一化を図ることが可能になる。
【００１４】
さらに、蒸発容器にモニター用蒸発口を設けるようにすれば、常に蒸発速度の正確な測定を行うことが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸発源及びこれを用いた薄膜形成装置の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、また、図２は、同薄膜形成装置の側面側断面図である。
【００１６】
図３は、本実施の形態における蒸発源の内部構成を示す断面図、図４（ａ）は、本実施の形態における蒸発部の配置構成を示す断面図、図４（ｂ）は、同蒸発部の配置構成を下方から見た平面図である。
【００１７】
図１及び図２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の上部には後述する蒸発部３が配設されている。
【００１８】
この蒸発部３の下方近傍には、蒸発部３から蒸発する蒸気を制御するためのシャッター（図示せず）が設けられている。
【００１９】
一方、真空槽２の下部には、例えばベルトコンベヤ等の搬送手段４が設けられ、搬送手段４上に載置された基板（成膜対象物）５が、水平方向に搬送されるようになっている（搬送方向Ｘ）。
【００２０】
この場合、基板５の搬送方向Ｘは、後述するホスト蒸発源３０とドーパント蒸発源３１の幅方向に該当する。
【００２１】
基板５の上方近傍には成膜領域を定めるためのマスク６が設けられ、このマスク６は、搬送手段４によって基板５とともに搬送されるように構成されている。
【００２２】
他方、蒸発部３は、複数の蒸発源３０、３１から構成されている。
本実施の形態の場合は、ホスト材料を蒸発させるためのホスト蒸発源３０と、ドーパント材料を蒸発させるためのドーパント蒸発源３１とを有している。
【００２３】
ホスト蒸発源３０とドーパント蒸発源３１は、それぞれ細長の円筒形状の蒸発容器３２、３３を有している。
【００２４】
これら蒸発容器３２、３３は、例えば、グラファイト等の熱伝導性の良い材料からなるもので、基板５より若干長くなるようにその長さが設定されている。
【００２５】
ここで、各ホスト蒸発源３０の蒸発容器３２の内部には、所定の有機系の蒸発材料（例えばＡｌｑ３）４０が収容部３０ａに収容されており、この蒸発材料４０は、図示しないヒータによって加熱されるようになっている。
【００２６】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、各ホスト蒸発源３０は、基板搬送方向Ｘに向けて、所定のピッチをおいて平行に配列されている。
【００２７】
ここで、各ホスト蒸発源３０の蒸発容器３２の下部の中央部には、その長手方向に沿って所定の間隔で複数の蒸発口３４が直線的に設けられている。
【００２８】
本実施の形態の場合、各蒸発口３４は、所定の大きさの真円形状に形成され、蒸発容器３２の直下において基板５と対向するように基板５の幅方向（矢印Ｄ方向）に直線的に配列されている。
【００２９】
これにより本実施の形態においては、蒸発材料４０の蒸気は、蒸発口３４から鉛直下方（矢印Ｙ方向）に排出されるようになっている。
【００３０】
一方、ドーパント蒸発源３１は、ホスト蒸発源３０と隣接する位置に配設され、所定のピッチをおいて平行に配列されている。そして、各ドーパント蒸発源３１の蒸発容器３３の内部には、所定の有機系の蒸発材料（例えばＤＣＪＴＢ（4-dicyanomethylene-6-cp-julolidinostyryl-2-tert-butyl-4H-pyran）、ルブレン等）４１が収容部３１ａに収容されており、この蒸発材料４１は、図示しないヒータによって加熱されるようになっている。
【００３１】
また、各ドーパント蒸発源３１の蒸発容器３３の下部の中央部には、その長手方向に沿って所定の間隔で複数の蒸発口３５が直線的に設けられている。
【００３２】
この場合、各蒸発口３５は、所定の大きさの真円形状に形成され、ホスト蒸発源３０の場合と同じく蒸発容器３３の直下において基板５と対向するように基板５の幅方向（矢印Ｄ方向）に直線的に配列されている。
【００３３】
これにより、蒸発材料４１の蒸気もまた蒸発口３４から鉛直下方（矢印Ｙ方向）に排出されるようになっている。
【００３４】
さらに、ホスト蒸発源３０の蒸発容器３２及び各ドーパント蒸発源３１の蒸発容器３３の上部には、それぞれ所定の位置にモニター用蒸発口３６、３７が設けられている。
【００３５】
そして、各蒸発容器３２及び蒸発容器３３のモニター用蒸発口３６、３７の上方近傍には、各蒸発材料４０、４１の蒸発速度を測定するための膜厚センサ３８、３９が設けられている。
【００３６】
このような構成を有する本実施の形態において基板５上に成膜を行う場合には、真空槽２内を所定の圧力に調整した後、図示しないシャッターを閉じた状態で、蒸発部３のホスト蒸発源３０及びドーパント蒸発源３１内の蒸発材料４０、４１の加熱を開始する。
【００３７】
これにより、各ホスト蒸発源３０及びドーパント蒸発源３１の蒸発口３４、３５から蒸発材料４０、４１の蒸気が放出されるが、この時点では、蒸発材料４０、４１の蒸気はシャッターによって遮られるため、基板５には到達しない。
【００３８】
そして、膜厚センサ３８、３９による測定によって蒸発材料４０、４１の蒸発速度が所定の値に到達した時点でシャッターを開かせるとともに基板５の搬送を開始する。
【００３９】
図３に示すように、本実施の形態の場合は、各蒸発容器３２、３３の直下に蒸発口３４、３５が設けられており、蒸発材料４０、４１の蒸気は、基板５の上方からほぼ鉛直下方に、即ちデポダウン状態で基板５に到達する。
【００４０】
そして、基板５を搬送させつつ所定時間成膜を行い、所望の膜厚が得られた時点でシャッターを閉じて成膜を終了する。
【００４１】
以上述べたように本実施の形態の蒸発部３においては、各蒸発容器３２、３３に、蒸発材料４０、４１の蒸気を鉛直下方に排出する蒸発口３４、３５が設けられていることから、基板５を下にしていわゆるデポダウン状態で蒸着を行うことが可能になる。
【００４２】
その結果、本実施の形態によれば、基板５上にマスク６を配置して蒸着を行うことができるので、従来技術のようなマスクの歪みの問題は発生せず、大型基板に対して高精度のパターンを形成することができる。
【００４３】
また、基板５がフィルム等の撓みやすい場合であっても、容易に高精度のパターンを形成することが可能になる。
【００４４】
さらに、本実施の形態においては、各蒸発容器３２、３３が、細長形状に形成されており、基板５に対してその幅方向に相対的に移動させることから、大型基板や複数の基板に対して蒸着を行う場合に、膜厚の均一な成膜を行うことができる。
【００４５】
特に、本実施の形態の場合は、各蒸発容器３２、３３の長手方向に沿って蒸発口３４、３５が設けらていることから、より膜厚の均一化を図ることができる。
【００４６】
加えて、本実施の形態においては、各蒸発容器３２、３３にモニター用蒸発口３６、３７を設け、膜厚センサ３８、３９によって蒸発速度を測定することから、常に蒸発速度の正確な測定を行うことができるものである。
【００４７】
図５は、本発明の他の実施の形態の要部を示す概略構成図であり、以下上記実施の形態と対応する部分については、同一の符号付してその詳細な説明を省略する。
【００４８】
図５に示すように、本実施の形態の蒸発部３Ａの場合は、上記実施の形態と同様のホスト蒸発源３０及びドーパント蒸発源３１が、水平方向に対して９０度未満の所定の角度αだけ傾斜させて配設されている。
【００４９】
また、成膜対象物である基板５も、水平方向に対して９０度未満の所定の角度αだけ傾斜させた搬送手段４Ａによってマスク６とともに搬送されるようになっている。
【００５０】
この場合、基板５の搬送方向は、上述の実施の形態の場合と同様に、ホスト蒸発源３０とドーパント蒸発源３１の幅方向である。
【００５１】
このような構成を有する本実施の形態によれば、水平方向に対して９０度未満の所定の角度αだけ傾斜させた状態で基板５に対して蒸着を行うことから、基板５の表面にパーティクル等が付着しにくいというメリットがある。その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
【００５２】
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、蒸発源に対して基板を移動させるようにしたが、蒸発源側を移動させるように構成することも可能である。
【００５３】
また、蒸発源と基板の相対的な移動方向は、一方向のみならず、例えば往復移動させるなど種々の移動を行うことが可能である。
【００５４】
さらに、上記実施の形態においては、蒸発口をホール状に形成するようにしたが、本発明はこれに限られず、例えば、楕円形状、長円形状、多角形状、十文字形状や、スリット形状に形成することも可能である。
【００５５】
さらにまた、有機ＬＥＤ素子用の蒸着装置のみならず、種々の蒸着装置に適用することができるが、有機ＬＥＤ素子用の蒸着装置に適用した場合に最も効果的なものである。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、マスクの歪みの問題は発生せず、大型の成膜対象物に対して高精度のパターンを形成することができる。
また、成膜対象物がフィルム等の撓みやすい場合であっても、容易に高精度のパターンを形成することができる。
【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】同薄膜形成装置の側面側断面図
【図３】同実施の形態における蒸発源の内部構成を示す断面図
【図４】（ａ）：本実施の形態における蒸発部の配置構成を示す断面図
（ｂ）：同蒸発部の配置構成を下方から見た平面図
【図５】本発明の他の実施の形態の要部を示す概略構成図
【図６】従来の有機ＬＥＤ素子を作成するための薄膜形成装置の概略構成図
【符号の説明】
１…薄膜形成装置２…真空槽３…蒸発部５…基板（成膜対象物）３０…ホスト蒸発源３１…ドーパント蒸発源３２、３３…蒸発容器３４、３５…蒸発口３６、３７…モニター用蒸発口３８、３９…膜厚センサ４０、４１…蒸発材料

Claims

蒸発材料を収容する蒸発容器を備え、
前記蒸発容器は、当該蒸発容器の内部に、蒸発材料を加熱して蒸気を発生させる収容部を有し、
前記蒸発容器は、細長の円筒形状に形成され、かつ、当該円筒の軸に対して当該蒸気を垂直方向に放出する蒸発口と、当該円筒の軸に対して当該蒸気を垂直方向に放出するモニター用蒸発口と、を有する、
蒸発源。
前記蒸発口が、鉛直下方に蒸発材料を排出するように構成されている請求項１記載の蒸発源。
前記蒸発容器の長手方向に沿って蒸発口が設けられている請求項１記載の蒸発源。
前記蒸発容器が、水平面に対して傾き、前記蒸発口が水平方向より下方に蒸気を放出する請求項３記載の蒸発源。
真空槽と、
前記真空槽内に請求項１乃至４のいずれか１項記載の蒸発源を備え、
前記蒸発源が、成膜対象物に対して上方に位置するように構成されている薄膜形成装置。
前記蒸発源の前記モニター用蒸発口に対向する位置に設置された膜厚センサと、
前記蒸発源の前記蒸発口と前記成膜対象物の間に設置されるシャッタと、を有する請求項５記載の薄膜形成装置。
前記蒸発源が、成膜対象物に対して相対的に移動するように構成されている請求項５又は６記載の薄膜形成装置。
細長形状に形成された蒸発容器を有する蒸発源を備え、
前記蒸発源が、成膜対象物に対して相対的に移動するように構成され、
前記蒸発源の移動方向が、前記蒸発容器の幅方向である請求項７記載の薄膜形成装置。