JP4475968B2 - Vacuum evaporation machine - Google Patents
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Description
本発明は、基板等の被蒸着体に蒸着材料を蒸着させて、薄膜を形成する真空蒸着機に関する。 The present invention relates to a vacuum deposition machine for forming a thin film by depositing a deposition material on a deposition target such as a substrate.
真空蒸着機は、真空容器内に蒸着材料と被蒸着体を配置し、真空容器内を減圧した状態で、蒸着材料を加熱、溶融して蒸発又は昇華により気化させ、気化された蒸着材料を被蒸着体の表面に堆積させて薄膜を形成するものである。上記真空蒸着機では、蒸着材料の加熱方法としては、蒸着材料を入れたるつぼを外部ヒータにより加熱する外熱るつぼ法等が用いられている。近年では、真空蒸着機を用いることで、金属の蒸着による金属薄膜の形成に限らず、有機物の蒸着による有機薄膜や複数の有機物を用いた共蒸着による高分子薄膜の形成が行われており、例えば、フラットパネルディスプレイ(以下、FPDと略す。)の有機エレクトロルミネセンス素子(以下、有機EL素子と略す。)の形成等に用いられている。 A vacuum deposition machine arranges a deposition material and an object to be deposited in a vacuum vessel, heats and melts the deposition material in a state where the inside of the vacuum vessel is decompressed, and vaporizes it by evaporation or sublimation. The thin film is formed by depositing on the surface of the vapor deposition body. In the vacuum vapor deposition machine, as an evaporation material heating method, an externally heated crucible method in which a crucible containing the evaporation material is heated by an external heater is used. In recent years, by using a vacuum deposition machine, not only the formation of a metal thin film by vapor deposition of a metal, but also the formation of an organic thin film by vapor deposition of an organic substance or a polymer thin film by co-evaporation using a plurality of organic substances, For example, it is used for forming an organic electroluminescence element (hereinafter abbreviated as an organic EL element) of a flat panel display (hereinafter abbreviated as FPD).
近年、FPDの普及に伴い、FPD基板の大型化が進んでいる。FPD基板が大型になるにしたがい、気化された蒸着材料の均一な濃度分布、流れを形成することが難しくなり、FPD基板上での均一な蒸着が難しく、むらが出やすいという問題が起こっている。例えば、有機系の蒸着材料に対しては、制御の容易さから、上記外熱るつぼ法を用いるものが多く、蒸着材料の温度制御や蒸着材料と基板との間に設けたシャッタの開閉量の制御等により、蒸着材料からの蒸気量を制御している。しかしながら、上記方法では、全体の蒸気量は制御することはできても、大型のFPD基板の幅方向に対する蒸気量は制御することは難しく、蒸着による均一な薄膜を得ることが難しくなってきている。 In recent years, with the widespread use of FPDs, the size of FPD substrates has been increasing. As the FPD substrate becomes larger, it becomes difficult to form a uniform concentration distribution and flow of the vaporized vapor deposition material, and it is difficult to perform uniform vapor deposition on the FPD substrate and unevenness is likely to occur. . For example, for organic vapor deposition materials, the above-mentioned externally heated crucible method is often used for ease of control, and the temperature control of the vapor deposition material and the opening / closing amount of the shutter provided between the vapor deposition material and the substrate are limited. The amount of vapor from the vapor deposition material is controlled by control or the like. However, in the above method, although the total amount of vapor can be controlled, it is difficult to control the amount of vapor in the width direction of a large FPD substrate, and it has become difficult to obtain a uniform thin film by vapor deposition. .
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、大型基板においても、蒸着材料の蒸気分布を制御すると共に、均一な流れを形成して、蒸着による均一な薄膜を得ることができる真空蒸着機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a vacuum vapor deposition machine capable of controlling the vapor distribution of vapor deposition material and forming a uniform flow to obtain a uniform thin film by vapor deposition even on a large substrate. The purpose is to do.
上記課題を解決する本発明に係る真空蒸着機は、
真空容器内に設けられ、基板を搬送する搬送手段と、
前記基板の下面側に設けられ、少なくとも、前記基板の搬送方向に垂直な方向である板幅方向の被蒸着領域の長さを有する蒸着室と、
前記真空容器の下方側に設けられ、複数の蒸着材料を気化又は昇華させて、前記複数の蒸着材料の蒸気を発生させる複数の蒸発室と、
少なくとも、前記基板の前記板幅方向の被蒸着領域の長さを有すると共に、前記基板の前記板幅方向における前記蒸発室からの前記蒸着材料の蒸気量を制御する複数の蒸気量制御手段と、
前記複数の蒸気量制御手段が面し、前記蒸着材料の蒸気が混合される混合室と、
少なくとも、前記基板の前記板幅方向の被蒸着領域の長さを有すると共に、前記蒸気量制御手段の上方側である前記基板の下面側に、前記基板の被蒸着面に平行に配置され、前記蒸着室における前記蒸着材料の蒸気の分布及び流れを整える蒸気整流手段と、
前記蒸発室から前記蒸着室までの真空容器の壁面を加熱する加熱手段とを有し、
前記蒸気量制御手段は、
前記基板の前記板幅方向に、複数の入口孔及びそれに対応する複数の出口孔を備えたブロックと、
前記ブロック内に各々回転可能に嵌合され、前記基板の前記板幅方向に複数に分割されて配設された円柱形状のシャッタシャフトと、
各々の前記シャッタシャフトに設けられ、前記1つの入口孔とそれに対応する前記1つの出口孔とを連通する連通孔とを有し、
前記シャッタシャフト各々を独立して回転させることにより、前記板幅方向の蒸気量を各々制御するものであり、
前記蒸気整流手段は、
複数の第1の貫通孔を備えた固定板と、
前記複数の第1の貫通孔の開口面積を制御する複数の第2の貫通孔を備え、前記固定板の平面上を前記基板の前記板幅方向に各々可動に、複数に分割されて配置された可動板とを有し、
前記可動板各々を独立して移動させることにより、前記板幅方向の蒸気量を各々制御するものであることを特徴とする。
The vacuum vapor deposition machine according to the present invention that solves the above problems is as follows.
A conveying means provided in the vacuum container for conveying the substrate;
A deposition chamber provided on the lower surface side of the substrate, and having at least the length of the deposition region in the plate width direction which is a direction perpendicular to the transport direction of the substrate;
A plurality of evaporation chambers provided on the lower side of the vacuum vessel, and vaporizing or sublimating a plurality of vapor deposition materials to generate vapors of the plurality of vapor deposition materials;
A plurality of vapor amount control means for controlling the vapor amount of the vapor deposition material from the evaporation chamber in the plate width direction of the substrate, and at least the length of the deposition region in the plate width direction of the substrate;
A mixing chamber facing the plurality of vapor amount control means and in which the vapor of the vapor deposition material is mixed;
At least the length of the vapor deposition region in the plate width direction of the substrate, and disposed on the lower surface side of the substrate on the upper side of the vapor amount control means, parallel to the vapor deposition surface of the substrate, Vapor rectifying means for adjusting the distribution and flow of vapor of the vapor deposition material in the vapor deposition chamber;
Heating means for heating the wall surface of the vacuum vessel from the evaporation chamber to the vapor deposition chamber,
The steam amount control means includes
A block having a plurality of inlet holes and a plurality of outlet holes corresponding thereto in the plate width direction of the substrate;
And wherein each is rotatably fitted in the block, the shutter shafts cylindrical arranged is divided into a plurality of the plate width direction of the substrate,
Provided in each of the shutter shafts, and having a communication hole communicating the one inlet hole and the corresponding one outlet hole,
Each of the shutter shafts is independently rotated to control the amount of steam in the plate width direction.
The steam rectifying means is
A fixing plate having a plurality of first through holes;
Comprising a plurality of second through holes for controlling the opening area of the plurality of first through holes, each movable on a plane of the fixing plate to the plate width direction before Symbol substrate, arranged is divided into a plurality It has been to have the movable plate,
By independently moving the movable plate, respectively, characterized in der Rukoto which each control the steam amount of the plate width direction.
上記課題を解決する本発明に係る真空蒸着機は、
上記真空蒸着機において、
前記蒸気量制御手段は、
前記シャッタシャフトの内部又は外部に、前記シャッタシャフトを回転させる回転手段を有することを特徴とする。
回転手段としては、例えば、シャッタシャフトの内部や外部に、歯車やノブ等の突設部分を設け、この突設部を回転軸等の回転運動により回転させることで、シャッタシャフト自体を回転させる。
The vacuum vapor deposition machine according to the present invention that solves the above problems is as follows.
In the above vacuum evaporator,
The steam amount control means includes
Rotating means for rotating the shutter shaft is provided inside or outside the shutter shaft.
As the rotating means, for example, a protruding portion such as a gear or a knob is provided inside or outside the shutter shaft, and the shutter shaft itself is rotated by rotating the protruding portion by a rotating motion such as a rotating shaft.
上記課題を解決する本発明に係る真空蒸着機は、
上記真空蒸着機において、
前記蒸気整流手段は、
前記第1の貫通孔及び前記第2の貫通孔を所定間隔で配置すると共に、前記第1の貫通孔及び前記第2の貫通孔の開口幅が、前記可動板の移動方向に垂直な方向において同一であることを特徴とする。
上記貫通孔の開口幅が、可動板の移動方向に垂直な方向において同一なものとしては、矩形状の貫通孔が該当する。
The vacuum vapor deposition machine according to the present invention that solves the above problems is as follows.
In the above vacuum evaporator,
It said vapor rectifier means,
The first through hole and the second through hole are arranged at a predetermined interval, and an opening width of the first through hole and the second through hole is perpendicular to a moving direction of the movable plate. It is characterized by being identical.
A rectangular through hole corresponds to the same opening width of the through hole in the direction perpendicular to the moving direction of the movable plate.
上記課題を解決する本発明に係る真空蒸着機は、
前記蒸気整流手段は、
前記第1の貫通孔及び前記第2の貫通孔を所定間隔で配置すると共に、前記第1の貫通孔及び前記第2の貫通孔の開口幅が、前記可動板の移動方向に垂直な方向において異なることを特徴とする。
上記貫通孔の開口幅が、可動板の移動方向に垂直な方向において異なるものとしては、円形、楕円形等の貫通孔が該当する。
The vacuum vapor deposition machine according to the present invention that solves the above problems is as follows.
It said vapor rectifier means,
The first through hole and the second through hole are arranged at a predetermined interval, and an opening width of the first through hole and the second through hole is perpendicular to a moving direction of the movable plate. It is characterized by being different.
A circular or elliptical through-hole corresponds to a case where the opening width of the through-hole differs in a direction perpendicular to the moving direction of the movable plate.
上記課題を解決する本発明に係る真空蒸着機は、
上記真空蒸着機において、
前記蒸気整流手段は、
前記第2の貫通孔を、所定間隔で配置した複数のスリットとしたことを特徴とする。
The vacuum vapor deposition machine according to the present invention that solves the above problems is as follows.
In the above vacuum evaporator,
The steam rectifying means is
Said second through-hole, you characterized in that a plurality of slits arranged at predetermined intervals.
上記課題を解決する本発明に係る真空蒸着機は、
上記真空蒸着機において、
前記蒸気整流手段は、
前記所定間隔を、前記蒸着室内における前記蒸着材料の蒸気の分布が均一になるような間隔としたことを特徴とする。
例えば、蒸気整流手段の下方側(蒸発室側)での蒸着材料の蒸気の分布が、基板の板幅方向において均一であれば、均等な間隔で貫通孔を配置すればよいし、分布に偏りがある場合には、その偏り具合により、貫通孔を配置する間隔を変更すればよい。
The vacuum vapor deposition machine according to the present invention that solves the above problems is as follows.
In the above vacuum evaporator,
The steam rectifying means is
The predetermined interval is characterized in that the vapor distribution of the vapor deposition material in the vapor deposition chamber is uniform.
For example, if the vapor distribution of the vapor deposition material on the lower side (evaporation chamber side) of the vapor rectifying means is uniform in the plate width direction of the substrate, the through holes may be arranged at equal intervals, and the distribution is biased. If there is, the interval at which the through holes are arranged may be changed depending on the degree of deviation.
本発明によれば、ガラス基板の板幅方向に、蒸着材料の蒸気量を制御したり、その流れを整流したりする手段を有するので、板幅方向の蒸着分布の制御が可能となり、蒸着の均一化を行うことができる。 According to the present invention, since it has means for controlling the vapor amount of the vapor deposition material and rectifying the flow in the plate width direction of the glass substrate, it becomes possible to control the vapor deposition distribution in the plate width direction. Uniformity can be achieved.
又、本発明によれば、複数の蒸着材料の蒸気量を各々独立して制御するので、共蒸着において所望の混合比率を得ることができると共に、ガラス基板の板幅方向における混合比率も均一なものとすることができ、蒸着面全面に均一な所望の組成比率の蒸着薄膜を得ることができる。 In addition, according to the present invention, since the vapor amounts of the plurality of vapor deposition materials are controlled independently, a desired mixing ratio can be obtained in the co-deposition, and the mixing ratio in the plate width direction of the glass substrate is also uniform. It is possible to obtain a vapor deposition thin film having a uniform desired composition ratio on the entire vapor deposition surface.
本発明は、真空蒸着機に、蒸発室側から基板側へ流入する蒸着材料の蒸気量を、基板の板幅方向において均一に制御する蒸気量制御手段(スプールシャッタ)と、基板の下面側に、基板の被蒸着面に平行に配置され、蒸着室内の蒸着材料の蒸気の面内分布及び流れを整える蒸気整流手段(多孔板シャッタ)とを設けることで、基板の板幅方向の蒸着材料の蒸気の分布、流れを制御して、蒸着の均一化を図るものである。 The present invention provides a vapor deposition control means (spool shutter) for uniformly controlling the vapor amount of the vapor deposition material flowing from the evaporation chamber side to the substrate side in the plate width direction of the substrate, and the lower surface side of the substrate. And a vapor rectifying means (perforated plate shutter) arranged in parallel to the deposition surface of the substrate and regulating the in-plane distribution and flow of the vapor of the vapor deposition material in the vapor deposition chamber. The vapor distribution and flow are controlled to achieve uniform deposition.
図1は、本発明に係る真空蒸着機を複数用いたインライン成膜装置の概略の平面図である。
以下、実施形態の一例として、FPDにおける有機EL素子の形成を例にとって説明を行うが、本発明に係る真空蒸着機は、これに限定されるものでなく、他の基板における他の薄膜の形成も行うことができるものである。又、本発明は、大型の基板に好適なものである。
FIG. 1 is a schematic plan view of an in-line film forming apparatus using a plurality of vacuum deposition apparatuses according to the present invention.
Hereinafter, as an example of the embodiment, description will be given by taking the formation of an organic EL element in an FPD as an example. However, the vacuum deposition apparatus according to the present invention is not limited to this, and formation of another thin film on another substrate. Can also be done. The present invention is suitable for a large substrate.
図1に示すインライン成膜装置は、FPDにおける有機EL素子の形成をインラインで行うために構成されたものであり、処理室毎にゲートドア1を設けて、各々の処理室において異なる真空条件下で、各々目的にあったプロセスを実行できるように構成されている。 The in-line film forming apparatus shown in FIG. 1 is configured to perform in-line formation of organic EL elements in an FPD. A gate door 1 is provided for each processing chamber, and each processing chamber is operated under different vacuum conditions. , Each process is configured to be executed.
具体的には、FPDとなるガラス基板が、図1中の左側から、図示しない搬送ローラにより搬送され、ゲートドア1を通って、マスク装着室2へ搬送される。マスク装着室2では、有機EL素子のパターンを形成するために用いるマスクが、マスクストッカ2aから搬送されて、ガラス基板に装着されると共に、図示しない真空ポンプを用いて、大気から真空への減圧が行われる。
Specifically, a glass substrate that becomes an FPD is transported from the left side in FIG. 1 by a transport roller (not shown), and transported to the
所定の真空度へ達した後、マスクが装着されたガラス基板は、順次、成膜室3a、3b、3cへ搬送される。これらの成膜室3a、3b、3cにおいて、後述する本発明に係る真空蒸着機が用いられており、図1のインライン成膜装置では、有機EL素子の発光層を形成するために、3つの成膜室3a、3b、3cを直列に接続した構成である。なお、成膜室の数、構成は、形成する薄膜の積層数やその目的に応じて、その順序や数、成膜される薄膜自体を適切に組み合わせて構成する。
After reaching a predetermined degree of vacuum, the glass substrate on which the mask is mounted is sequentially transferred to the
成膜室3a、3b、3cにおいて成膜を行った後、ガラス基板はマスク脱着室4へ搬送される。マスク脱着室4では、成膜室3a、3b、3cにて用いたマスクを脱離すると共に、次の処理室(Alスパッタ室6)で用いる新たなマスクを、マスクストッカ4aから搬送して装着する。なお、マスク脱着室4で脱離されたマスクは、マスククリーニング室5において、O2プラズマ等を用いてクリーニングされ、その後、マスクストッカ5aに搬送される。
After the film formation is performed in the
新たなマスクが装着されたガラス基板はAlスパッタ室6へ搬送され、Alスパッタ室6において、有機EL素子の発光層への配線となる金属薄膜が形成される。その後、マスク除去室7へ搬送され、ここで、マスクが脱離され、脱離されたマスクはマスクストッカ7aへ、ガラス基板は封止室8へ搬送される。封止室8では、封止材供給室8aから供給された封止材を用いて、成膜により形成された有機EL素子の封止を行う。封止を行った後、ガラス基板は封止室8から搬送される。
The glass substrate on which the new mask is mounted is transferred to the
図2は、図1における成膜室3a、3b、3cの構成の一実施例を示す概略図であり、各々の成膜室3a、3b、3cが、本発明に係る真空蒸着機により構成されたものである。なお、成膜室3a、3cは、各々1つの蒸着材料を用いた真空蒸着機であり、成膜室3bは、2つの蒸着材料を用いた共蒸着のための真空蒸着機である。又、図3に、成膜室3bの内部構成を図示した。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of the configuration of the
図2に示すように、搬送機11(搬送手段)は、ガラス基板12が搬送される方向に、駆動ローラ11aとフリーローラ11bを、複数組み合わせて構成したものであり、図示しない上部チャンバ(真空容器)内に設けられたものである。成膜室3a、3b、3cにて成膜処理を行う際には、成膜される薄膜の膜厚が、ガラス基板12の搬送方向に沿って均一になるように、搬送機11が一定の所定速度でガラス基板12を移動させている。なお、駆動ローラ11a、フリーローラ11bは、ガラス基板12の成膜部分に接触しないように、ガラス基板12の両端の位置に配置されて、ガラス基板12を支持している。
As shown in FIG. 2, the transport machine 11 (transport means) is configured by combining a plurality of drive rollers 11 a and
ガラス基板12の薄膜の搬送方向の膜厚の厚さ及び均一性は、搬送機11による移動速度を調整することで、所望の条件に調整することが可能であるが、ガラス基板12が大型になるにしたがい、ガラス基板12の搬送方向に垂直な方向(以降、板幅方向Lと呼ぶ。板幅方向Lについては、図3を参照。)の膜厚、つまり、板幅方向Lのガラス基板12の蒸着薄膜の均一性が、従来の真空蒸着機では問題となっていた。本発明は、板幅方向Lの蒸着薄膜の均一性を改善するため、後述する図4乃至図8の蒸気量制御手段や蒸気整流手段等を用いて、図2、図3の構成とすることで、本発明に係る真空蒸着機を構成している。
The thickness and uniformity of the thickness of the thin film of the
成膜室3aは、図2に示すように、蒸発室18から蒸着室25aまでの壁面が複数のヒータ13(加熱手段)により加熱されたチャンバ14a(真空容器)を有している。チャンバ14aは、所謂、ホットウォールチャンバと呼ばれるものであり、気化された蒸着材料15がガラス基板12に到達する途中の過程で、壁面等に蒸着しないような構成になっており、図示しない複数の温度センサを用いて、蒸着材料15が蒸着しない温度に制御されている。このようなホットウォールチャンバを用いた場合、蒸着材料の蒸気の利用効率が向上すると共に、成膜速度も向上する。ガラス基板12の下面側に設けられたチャンバ14aの蒸着室25aは、ガラス基板12の板幅方向Lの方向に長いものであり、少なくとも、ガラス基板12の板幅方向Lの被蒸着領域の長さを有する。
As shown in FIG. 2, the film forming chamber 3a includes a
又、図2に示すように、チャンバ14aの下方側から、蒸着材料15を有し、蒸着材料15を気化又は昇華させて、蒸着材料15の蒸気を発生させる蒸発室18(所謂、るつぼの部分)と、蒸発室18からガラス基板12側への蒸着材料15の蒸気量を、ガラス基板12の板幅方向Lにおいて、均一な分布に制御するスプールシャッタ21(蒸気量制御手段)と、複数の貫通孔を有する固定板及び可動板から構成され、蒸着室25a内での蒸着材料15の蒸気の面内分布及び流れを整えて、均一に調整する多孔板シャッタ23(蒸気整流手段)と、上記貫通孔より小さい貫通孔を複数有し、蒸着材料15の蒸気の面内分布及び流れを更に整える多孔整流板24とが、ガラス基板12側へ向かって順に配置されている。
Further, as shown in FIG. 2, an evaporation chamber 18 (so-called crucible portion) that has a
蒸着材料15の蒸気は、スプールシャッタ21、多孔板シャッタ23、そして、多孔整流板24を経て、均一な分布とされた後、蒸着室25aにおいてガラス基板12への蒸着が行われる。これらの構成部材も、蒸着室25aと同様に、ガラス基板12の板幅方向Lに、少なくともガラス基板12の被蒸着領域の板幅方向の長さと同等の長さを有する。但し、本発明の場合、後述のスプールシャッタ21、多孔板シャッタ23が板幅方向Lの蒸着の均一性を制御する機能を有するので、蒸着室18の板幅方向Lの長さは、必ずしも同等の長さでなくてもよい。
The vapor of the
本実施例において、チャンバ14aとチャンバ14cは同じ構成であり、成膜する薄膜によってチャンバ14cでの蒸着材料17を、チャンバ14aでの蒸着材料15と異なるものを用いる。これらのチャンバ14a、14b、14cは、各々独立して、図示しない真空ポンプにより、真空度が適切に制御されており、例えば、クライオポンプ等を用いて高真空度を達成している。
In this embodiment, the
成膜室3bは、図2、図3に示すように、蒸発室19a、19bから蒸着室25bまでの壁面が複数のヒータ13(加熱手段)により加熱されたチャンバ14bを有し、チャンバ14bの内部に、共蒸着を行うための蒸発室19a、19bを2つ有するものである。具体的には、チャンバ14bの内部には、蒸着材料16aを有する蒸発室19aと、蒸着材料16bを有する蒸発室19bと、蒸発室19a、19bから混合室22側への蒸着材料16a、16bの蒸気量を、ガラス基板12の板幅方向Lにおいて、均一な分布に制御する2つのスプールシャッタ21と、2つのスプールシャッタ21が面し、蒸着材料16a、16bの蒸気が混合される混合室22と、複数の貫通孔を有する固定板及び可動板から構成され、蒸着室25b内での蒸着材料16a、16bの混合気の面内分布及び流れを整えて、均一に調整する多孔板シャッタ23と、上記貫通孔より小さい貫通孔を複数有し、蒸着材料16a、16bの混合気の面内分布及び流れを更に整える多孔整流板24とが、チャンバ14bの下方側からガラス基板12側へ順に配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
蒸発室19a、19bからの蒸着材料16a、16bの蒸気は、2つのスプールシャッタ21を経て、混合室22で適切な混合比率の混合気とされ、多孔板シャッタ23、そして、多孔整流板24を経て、均一な分布とされた後、蒸着室25bにおいてガラス基板12への蒸着が行われる。この成膜室3bでは、異なる蒸着材料16a、16bを用いて、所望する組成比率を有する薄膜の成膜を行っている。
The vapors of the
有機EL素子の発光層の成膜を行う場合、一方の蒸着材料にホスト材を用い、他方の蒸着材料にドープ材を用い、ホスト材に混合されるドープ材の比率を、スプールシャッタ21にて適切に制御することによって、所望の性質を有する発光層を形成することが可能となる。例えば、蒸発室19a、19bを各々独立して温度制御できるように構成した場合、蒸気温度が異なる蒸着材料16a、16bを用いて、各々異なる温度に蒸発室19a、19bを制御して、蒸着材料16a、16bの蒸気を発生させ、これらを混合室22において、所望の混合比率にて混合するようにする。このとき、混合比率が大きく異なる場合には、各々のスプールシャッタ21による蒸気量の制御範囲を最初から異なるように構成することにより、理想的な組成比率を有する薄膜を容易に形成することが可能になる。なお、本実施例では、蒸着材料を2つ用いる場合の成膜室の構成を示したが、蒸着材料を更に増やしたい場合は、蒸発室、スプールシャッタを更に増やせばよい。この場合でも、混合室への蒸気量の制御を行うスプールシャッタ21を用いることで、板幅方向Lの流入量のむらもなく、所望の混合比率で、ドープ材をホスト材に混合することができる。
When forming a light emitting layer of an organic EL element, a host material is used for one vapor deposition material, a dope material is used for the other vapor deposition material, and the ratio of the dope material mixed with the host material is determined by the
スプールシャッタ21は、ガラス基板12の板幅方向Lにおける均一な蒸気量(濃度分布)の供給を行うものであり、同等の機能を得られれば、蒸気が通過する流路の配置、方向は特に限定しない。例えば、図3においては、スプールシャッタ21の流路の構成が、図2のものと異なるものを図示しており、この場合、スプールシャッタ21内部で流路の向きを変更して、蒸気が混合室22側へ流入する構成である。スプールシャッタ21は、蒸着材料の蒸気量を、ガラス基板の板幅方向Lにおいて均一に供給するため、板幅方向Lの方向に複数の流路を設け、これらの流路を通過する蒸気量を、各々独立して制御可能な構成とした。このような構成のスプールシャッタ21の構造及び動作を、図4を用いて詳細に説明する。又、図5は、スプールシャッタ21の他の実施例を示すものである。
The
図4(a)は、本発明に係る真空蒸着機を構成するスプールシャッタの斜視図であり、図4(b)、(c)は、図4(a)のA−A線矢視断面図であり、スプールシャッタの動作状況を示すものである。 4 (a) is a perspective view of a spool shutter constituting the vacuum vapor deposition apparatus according to the present invention, and FIGS. 4 (b) and 4 (c) are cross-sectional views taken along line AA in FIG. 4 (a). It shows the operating status of the spool shutter.
図4に示すように、スプールシャッタ21Aは、少なくとも、ガラス基板12の板幅方向Lの被蒸着領域の長さを有する直方体のシャッタブロック31と、シャッタブロック31の内部の長手方向に設けられた円柱状の空間部分と、この円柱状の空間部分に回転可能に嵌合された円柱状の複数のシャッタシャフト32とを有する。つまり、換言すれば、分割された複数の円柱(シャッタシャフト32)を、ブロック31の内部の円筒状の空間部分に板幅方向Lの方向に縦列に組み合せたものである。シャッタブロック31には、対向する位置に入口孔33と出口孔34が形成されており、これらの複数の入口孔33、出口孔34は、板幅方向Lの方向に形成されている。又、シャッタシャフト32内部には、対応する位置の入口孔33、出口孔34と連通するように、連通孔35が形成されており、所定の位置に配置された場合、図4(b)に示すように、対応する位置の入口孔33、出口孔34と連通孔35とが連通して、最大の蒸気量を流すことが可能となる。
As shown in FIG. 4, the
蒸気量を調整したい場合には、図4(c)に示すように、シャッタシャフト32自体を回転させることで、入口孔33、出口孔34に対する連通孔35の相対位置を調整して、連通孔35の開口面積を減少させて、蒸気量を調整する。このとき、シャッタシャフト32の回転は、シャッタシャフト32の内部に形成した空間部36の突設部37に、駆動軸38に貫通された円盤状のキー39の切欠部40を嵌合して行う(回転手段)。これを用いることで、空間部36でのキー39の挿入深さの位置により、回転位置を変更したいシャッタシャフト32を、各々独立して調整することができ、適切な回転位置に各々のシャッタシャフトを調整することで、板幅方向Lに対して均一な蒸気量の供給が可能となる。なお、シャッタシャフト32の連通孔35は、シャッタシャフト32の内部に円柱状の空間部36を有するため、この空間部36を迂回するように、流路が形成されている。又、シャッタシャフト32の調整は、上記キー39を用いて手動で行ってもよいし、モータ等の駆動手段により駆動軸38の回転制御及び挿入位置制御を行って、自動制御で行ってもよい。
When adjusting the amount of steam, as shown in FIG. 4C, the relative position of the
なお、スプールシャッタ21Aによる蒸気量の制御は、主に、連通孔35の開口面積を変化させることで行っているが、実際にスプールシャッタ21Aを通過する蒸気量は、他の物理要素、例えば、蒸発室16a、16bの圧力と混合室22の圧力との差圧にも影響される。しかしながら、本発明に係る真空蒸着機には、図示していない真空計が各室(蒸発室、混合室、蒸着室等)に設けられており、蒸発室16a、16bと混合室22との差圧が考慮されて、連通孔35の開口面積が決定される。これは後述するスプールシャッタ21Bでも同様である。更に、後述の多孔板シャッタ23の場合にも、混合室22と蒸着室25bとの差圧が考慮されて、貫通孔の開口面積が決定される。
Note that the control of the amount of steam by the
図5(a)は、本発明に係る真空蒸着機を構成するスプールシャッタの他の実施例の斜視図であり、図5(b)、(c)は、図5(a)のB−B線矢視断面図であり、スプールシャッタの動作状況を示すものである。 FIG. 5A is a perspective view of another embodiment of the spool shutter constituting the vacuum vapor deposition apparatus according to the present invention, and FIGS. 5B and 5C are BB in FIG. 5A. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line arrow, and shows the operating state of the spool shutter.
図5に示すように、スプールシャッタ21Bは、少なくとも、ガラス基板12の板幅方向Lの被蒸着領域の長さを有する直方体のシャッタブロック41と、シャッタブロック41の内部の長手方向に設けられた円柱状の空間部分と、この円柱状の空間部分に嵌合された円柱状の複数のシャッタシャフト42とを有する。シャッタブロック41には、対向する位置に入口孔43と出口孔44が形成されており、シャッタシャフトに形成された連通孔45が、所定の位置に配置された場合、図5(b)に示すように、入口孔43、連通孔45、出口孔44が完全に連通して、最大の蒸気量を流すことが可能となる。蒸気量を調整したい場合には、図5(c)に示すように、シャッタシャフト42を回転させることで、入口孔43、出口孔44に対する連通孔45の相対位置を調整して、連通孔45の開口面積を減少させて、蒸気量を調整する。
As shown in FIG. 5, the
シャッタシャフト42の回転は、シャッタシャフト32の円柱外面に設けたノブ47を用いて行い、このノブ47は、シャッタブロック41に形成した孔46により、外部からの調整ができるように構成されている(回転手段)。他のシャッタシャフト42の回転位置の調整を行う場合には、他のシャッタシャフト42のノブ47により行い、各々のシャッタシャフト42の回転位置を、独立して調整することが可能となる。本実施例に場合、ノブ47を用いて、回転位置の調整を行うので、シャッタシャフト42の連通孔45は、直線の流路でよく、実施例2のシャッタシャフト32の連通孔35と比較して、容易に作製することができる。
The rotation of the
多孔板シャッタ23は、更に小さな貫通孔を多数有する多孔整流板24と共に、ガラス基板12の下面側に、ガラス基板12の被蒸着面に対して平行に配置されており、多孔整流板24と共に、蒸着室内、更に言及すれば、蒸着室内に露出されたガラス基板12の被蒸着領域の全面において、蒸着材料の蒸気量の面内分布及び面内の流れを均一に整えて、ガラス基板12上に均一な蒸着薄膜を形成するものである。上記多孔板シャッタ23の構造及び動作を、図6、図7を用いて説明する。又、図8は、多孔板シャッタ23の他の実施例を示すものである。
The
図6(a)、(b)に示すように、本発明に係る多孔板シャッタ23は、少なくとも、ガラス基板12の板幅方向Lの被蒸着領域の長さを有する固定多孔板61と、柄部62a、62b、62cを用いることで、固定多孔板61の平面上を水平移動可能な可動多孔板63a、63b、63c(開口面積制御手段)を複数有する(図6中では3つ)。換言すれば、可動多孔板63a、63b、63cは、固定多孔板61上の同一平面を、互いに異なる領域において、板幅方向Lの方向に水平移動可能なように配置されている。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
固定多孔板61には、円形状又は楕円形状の複数の貫通孔64(第1の貫通孔)が設けられており、これらの貫通孔64に対応する位置に、同じく円形状又は楕円形状の貫通孔65a、65b、65c(第2の貫通孔)が、可動多孔板63a、63b、63cに設けられている。例えば、貫通孔64と貫通孔65a、65b、65cを同一形状、同一サイズ、同一間隔とした場合には、所定の位置においては、貫通孔65a、65b、65cが貫通孔64を塞ぐことなく、蒸気が通過する最大の開口面積を得ることができ、その所定の位置から移動させることで、貫通孔65a、65b、65cが貫通孔64の一部を塞いで、開口面積を調整した状態とすることができる(図6(c)参照)。
The fixed
又、上記多孔板シャッタ23では、固定多孔板61の平面上に、複数の可動多孔板63a、63b、63cを配置したので、各々の可動多孔板63a、63b、63cを独立して移動させることで、可動多孔板63a、63b、63cの貫通孔65a、65b、65cを通過する蒸気量を、各々の可動多孔板63a、63b、63cで独立して制御することができる。図6に示した多孔板シャッタ23では、ガラス基板12の板幅方向Lに対して、中央部の位置に該当する可動多孔板63bと、周辺部の位置に該当する可動多孔板63a、63cを有するので、特に薄膜の膜厚差が大きくなり易いガラス基板12の中央部と周辺部における蒸気量を均等になるように整流することで、板幅方向Lにおける薄膜の膜厚が均一になるようにしている。なお、可動多孔板63a、63b、63cの支持のし易さを考慮すると、固定多孔板61上に可動多孔板63a、63b、63cを配置したほうがよいが、必ずしもこの配置に限定しなくてもよい。又、貫通孔64、65a、65b、65cの数、大きさ、配置位置は、必要とする蒸気量により決定する。
In the
図7(a)、(b)は、可動多孔板63a、63b、63cの貫通孔65a、65b、65cが等間隔で配置された場合において、各々の可動多孔板63a、63b、63cの貫通孔65a、65b、65cの位置関係を示す図である。
7A and 7B show the through holes of the movable
図7(a)に示すように、貫通孔65a、65b、65cが同じ間隔W1で配置された場合、可動多孔板63a、63b、63cを所定の位置に配置したときは、可動多孔板63a、63b、63cの隣り合う貫通孔65a、65b、65c同士の間隔も、同じ間隔W1となる。そして、図7(b)に示すように、可動多孔板63a、63b、63cを移動した場合には、可動多孔板63a、63b、63cの隣り合う貫通孔65a、65b、65c同士の間隔のみが、間隔W2、W3と変化する。このとき、可動多孔板63a、63b、63cの位置に応じて、図示しない固定多孔板の貫通孔64が塞がれて、開口面積が変化し、通過する蒸気量も変化することとなる。
As shown in FIG. 7 (a), when the through
図7(c)、(d)は、可動多孔板66a、66b、66cの貫通孔67a、67b、67cが不等間隔で配置された場合において、各々の可動多孔板66a、66b、66cの貫通孔67a、67b、67cの位置関係を示す図である。
7 (c) and 7 (d) show that the movable
図7(c)に示すように、貫通孔67a同士が同じ間隔W4で、貫通孔67b同士が同じ間隔W6で、貫通孔67c同士が同じ間隔W8で配置された場合、可動多孔板66a、66b、66cを所定の位置に配置したとき、可動多孔板66a、66b、66cの隣り合う貫通孔67a、67b、67c同士の間隔、具体的には、貫通孔67aと貫通孔67bの間隔は間隔W5であり、貫通孔67bと貫通孔67cの間隔は間隔W7である。そして、図7(b)に示すように、可動多孔板66a、66b、66cを移動した場合には、可動多孔板66a、66b、66cの隣り合う貫通孔67a、67b、67c同士の間隔のみが、間隔W9、W10と変化する。このとき、可動多孔板66a、66b、66cの位置に応じて、図示しない固定多孔板の貫通孔64が塞がれて、開口面積が変化し、通過する蒸気量も変化することとなる。蒸気量が供給過剰になり易い部分、逆に、蒸気量が供給不足になり易い部分がある場合、図7(c)、(d)に示したように、貫通孔の密度を粗又は密にする、つまり、貫通孔の間隔を大きく又は小さくすることで、蒸気量の分布を制御するようにしてもよい。
As shown in FIG. 7 (c), pierced with holes 67a to each other the same distance W 4, a through
図6、図7に示した多孔板シャッタ23では、貫通孔の形状として円形状又は楕円形状ものを用いたが、様々な貫通孔の形状、更には、様々な貫通孔の組み合わせを用いて、多孔板シャッタ23を構成してもよく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、どのような組み合わせでもよい。図8に、そのいくつかを例示して説明を行う。
In the
図8(a)は、多孔板シャッタの他の一例を示すものである。固定多孔板61は前述のものと同等のものであり、円形状の貫通孔64を複数有する。固定多孔板61上に移動可能に配置される可動多孔板71a(開口面積制御手段)は櫛型形状であり、所定間隔で配置されたU字型のスリット72aを複数有し、可動多孔板71aを移動させることで、貫通孔64の開口面積を変化させて、通過する蒸気量を調整する。
FIG. 8A shows another example of the perforated plate shutter. The fixed
又、図8(b)も、多孔板シャッタの他の一例を示すものであり、固定多孔板73及び固定多孔板73上に移動可能に配置される可動多孔板75a(開口面積制御手段)は、共に同一のサイズ、同一の矩形形状の貫通孔74、76aを複数有する構成である。可動多孔板75aを移動させることで、貫通孔74の開口面積を変化させて、通過する蒸気量を調整する。本実施例の多孔板シャッタの場合、固定多孔板73、可動多孔板75aは、共に同一のサイズ、同一の矩形状の貫通孔74、76aを有し、貫通孔の開口幅が可動多孔板の移動方向に垂直な方向において同一であるので、可動多孔板75aを移動した場合には、その移動量に線形に比例して開口面積を変化させることになり、その変化に応じて通過する蒸気量も線形に変化する。逆に、図6、図7に示したて円形状又は楕円形状の貫通孔を用いた多孔板シャッタ23の場合には、貫通孔の開口幅が可動多孔板の移動方向に垂直な方向において異なるので、可動多孔板63a等の移動にともない、その移動量に非線形に開口面積を変化させることになり、その変化に応じて通過する蒸気量も非線形に変化する。
FIG. 8B also shows another example of the perforated plate shutter. A fixed perforated
又、図8(c)も、多孔板シャッタの他の一例を示すものである。本実施例の固定多孔板73は、実施例8と同じく矩形形状の貫通孔74を複数有する構成であるが、固定多孔板73上に移動可能に配置される可動多孔板79a(開口面積制御手段)では、特殊な形状の貫通孔80aを複数有する構成である。この貫通孔80aは、大きさの異なる2つの矩形形状の貫通孔を台形形状の貫通孔で一体としたものであり、例えれば、羽子板形状とでも呼べる形状である。本実施例の多孔板シャッタの場合、固定多孔板73が矩形状の貫通孔74を、可動多孔板75aが羽子板形状の貫通孔80aを有するので、可動多孔板79aを移動した場合、移動方向に対して垂直方向の貫通孔80aの幅が大きい場所では、可動多孔板79aの移動に伴い線形に大きく、その開口面積を変化させることができ、移動方向に対して垂直方向の貫通孔80aの幅が小さい場所では、可動多孔板79aの移動に伴い線形に小さく、その開口面積を変化させることができる。つまり、移動量に対して、変化量を大きくしたい部分は貫通孔の幅を大きくし、変化量を小さくしたい部分は貫通孔の幅を小さくすることで、所望の開口面積の変化特性を有するものにでき、その開口面積の変化に伴って、通過する蒸気量も変化することとなる。
FIG. 8C also shows another example of the perforated plate shutter. The fixed
このように、貫通孔の形状、貫通孔の組み合わせ等により、所望の変化特性、所望の制御範囲の蒸気量を制御することが可能となる。 Thus, it is possible to control the desired change characteristic and the amount of steam in the desired control range by the shape of the through hole, the combination of the through holes, and the like.
3a、3b、3c 真空蒸着機
11 搬送機
12 ガラス基板
13 ヒータ
14a、14b、14c チャンバ
15、16a、16b、17 蒸着材料
18、19a、19b、20 蒸発室
21、21A、21B スプールシャッタ
22 混合室
23 多孔板シャッタ
24 多孔整流板
25a、25b、25c 蒸着室
31、41 シャッタブロック
32、42 シャッタシャフト
33、43 入口孔
34、44 出口孔
35、45 連通孔
61、73 固定多孔板
63a、63b、63c、71a、75a、79a 可動多孔板
64、74 貫通孔
65a、65b、65c、76a、80a 貫通孔
72a スリット
3a, 3b, 3c Vacuum evaporation machine 11
Claims (6)
前記基板の下面側に設けられ、少なくとも、前記基板の搬送方向に垂直な方向である板幅方向の被蒸着領域の長さを有する蒸着室と、
前記真空容器の下方側に設けられ、複数の蒸着材料を気化又は昇華させて、前記複数の蒸着材料の蒸気を発生させる複数の蒸発室と、
少なくとも、前記基板の前記板幅方向の被蒸着領域の長さを有すると共に、前記基板の前記板幅方向における前記蒸発室からの前記蒸着材料の蒸気量を制御する複数の蒸気量制御手段と、
前記複数の蒸気量制御手段が面し、前記蒸着材料の蒸気が混合される混合室と、
少なくとも、前記基板の前記板幅方向の被蒸着領域の長さを有すると共に、前記蒸気量制御手段の上方側である前記基板の下面側に、前記基板の被蒸着面に平行に配置され、前記蒸着室における前記蒸着材料の蒸気の分布及び流れを整える蒸気整流手段と、
前記蒸発室から前記蒸着室までの真空容器の壁面を加熱する加熱手段とを有し、
前記蒸気量制御手段は、
前記基板の前記板幅方向に、複数の入口孔及びそれに対応する複数の出口孔を備えたブロックと、
前記ブロック内に各々回転可能に嵌合され、前記基板の前記板幅方向に複数に分割されて配設された円柱形状のシャッタシャフトと、
各々の前記シャッタシャフトに設けられ、前記1つの入口孔とそれに対応する前記1つの出口孔とを連通する連通孔とを有し、
前記シャッタシャフト各々を独立して回転させることにより、前記板幅方向の蒸気量を各々制御するものであり、
前記蒸気整流手段は、
複数の第1の貫通孔を備えた固定板と、
前記複数の第1の貫通孔の開口面積を制御する複数の第2の貫通孔を備え、前記固定板の平面上を前記基板の前記板幅方向に各々可動に、複数に分割されて配置された可動板とを有し、
前記可動板各々を独立して移動させることにより、前記板幅方向の蒸気量を各々制御するものであることを特徴とする真空蒸着機。 A conveying means provided in the vacuum container for conveying the substrate;
A deposition chamber provided on the lower surface side of the substrate, and having at least the length of the deposition region in the plate width direction which is a direction perpendicular to the transport direction of the substrate;
A plurality of evaporation chambers provided on the lower side of the vacuum vessel, and vaporizing or sublimating a plurality of vapor deposition materials to generate vapors of the plurality of vapor deposition materials;
A plurality of vapor amount control means for controlling the vapor amount of the vapor deposition material from the evaporation chamber in the plate width direction of the substrate, and at least the length of the deposition region in the plate width direction of the substrate;
A mixing chamber facing the plurality of vapor amount control means and in which the vapor of the vapor deposition material is mixed;
At least the length of the vapor deposition region in the plate width direction of the substrate, and disposed on the lower surface side of the substrate on the upper side of the vapor amount control means, parallel to the vapor deposition surface of the substrate, Vapor rectifying means for adjusting the distribution and flow of vapor of the vapor deposition material in the vapor deposition chamber;
Heating means for heating the wall surface of the vacuum vessel from the evaporation chamber to the vapor deposition chamber,
The steam amount control means includes
A block having a plurality of inlet holes and a plurality of outlet holes corresponding thereto in the plate width direction of the substrate;
A cylindrical shutter shaft that is rotatably fitted in the block and is divided into a plurality of parts in the plate width direction of the substrate;
Provided in each of the shutter shafts, and having a communication hole communicating the one inlet hole and the corresponding one outlet hole,
Each of the shutter shafts is independently rotated to control the amount of steam in the plate width direction.
The steam rectifying means is
A fixing plate having a plurality of first through holes;
A plurality of second through-holes for controlling the opening areas of the plurality of first through-holes are provided, and each of the plurality of first through-holes is arranged on the plane of the fixed plate so as to be movable in the plate width direction of the substrate. A movable plate
A vacuum vapor deposition machine characterized in that each of the movable plates is independently moved to control the amount of vapor in the plate width direction.
前記蒸気量制御手段は、
前記シャッタシャフトの内部又は外部に、前記シャッタシャフトを回転させる回転手段を有することを特徴とする真空蒸着機。 In a vacuum deposition apparatus according to claim 1,
The steam amount control means includes
A vacuum evaporation machine comprising a rotating means for rotating the shutter shaft inside or outside the shutter shaft.
前記蒸気整流手段は、
前記第1の貫通孔及び前記第2の貫通孔を所定間隔で配置すると共に、前記第1の貫通孔及び前記第2の貫通孔の開口幅が、前記可動板の移動方向に垂直な方向において同一であることを特徴とする真空蒸着機。 In the vacuum evaporation machine according to claim 1 or claim 2 ,
The steam rectifying means is
The first through hole and the second through hole are arranged at a predetermined interval, and an opening width of the first through hole and the second through hole is perpendicular to a moving direction of the movable plate. Vacuum deposition machine characterized by being identical.
前記蒸気整流手段は、
前記第1の貫通孔及び前記第2の貫通孔を所定間隔で配置すると共に、前記第1の貫通孔及び前記第2の貫通孔の開口幅が、前記可動板の移動方向に垂直な方向において異なることを特徴とする真空蒸着機。 In the vacuum evaporation machine according to claim 1 or claim 2 ,
The steam rectifying means is
The first through hole and the second through hole are arranged at a predetermined interval, and an opening width of the first through hole and the second through hole is perpendicular to a moving direction of the movable plate. Vacuum deposition machine characterized by being different.
前記蒸気整流手段は、
前記第2の貫通孔を、所定間隔で配置した複数のスリットとしたことを特徴とする真空蒸着機。 In the vacuum evaporation machine according to claim 1 or claim 2 ,
The steam rectifying means is
The vacuum vapor deposition machine, wherein the second through holes are a plurality of slits arranged at predetermined intervals.
前記蒸気整流手段は、
前記所定間隔を、前記蒸着室内における前記蒸着材料の蒸気の分布が均一になるような間隔としたことを特徴とする真空蒸着機。 In the vacuum evaporation machine in any one of Claim 3 thru | or 5 ,
The steam rectifying means is
The vacuum deposition apparatus characterized in that the predetermined interval is an interval that makes the vapor distribution of the vapor deposition material uniform in the vapor deposition chamber.
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