JP4685404B2

JP4685404B2 - 有機電界発光素子の垂直蒸着方法，その装置，及び有機電界発光素子の垂直蒸着装置に使用される蒸着源

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Publication number: JP4685404B2
Application number: JP2004297894A
Authority: JP
Inventors: 明洙許; 尚辰韓; ミンジョンファン; 錫憲鄭
Original assignee: Samsung Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2024-10-12
Also published as: JP2005120476A

Description

本発明は，有機電界発光素子の垂直蒸着方法，その装置及びそれに使用される蒸着源に関し，さらに詳細には，基板及びシャドーマスクの垂直移送整列及び垂直移動型線形蒸着源を適用する有機電界発光素子の垂直蒸着方法，その装置，及びそれに使用される蒸着源に関する。

一般的に，有機電界発光素子で有機物を成膜する方式は，上向き式回転成膜方式，上向き蒸着方式，下向き蒸着方式，及び垂直型蒸着方式などの多様な方法がある。

上向き式回転成膜方式は，クヌーセンまたはエフュージョン型の蒸着源に基板を回転させながら成膜する方式である。しかしながら，上向き式回転成膜方式は，基板を回転させるため，大面積の基板に適用し難い，という問題がある。

上向き蒸着方式は，基板を水平移送させ，エフュージョン方式の線形蒸着源を基板の下側で移動させながら成膜する方式，または基板を水平移送させ，ノズルを通じた噴射方式の線形蒸着源を基板の下側に配置して成膜する方式，あるいはクヌーセンまたはエフュージョン型の蒸着源（点蒸着源）を基板の下側に配置し，蒸着源を平面上で移動しながら成膜する方式である。しかしながら，この上向き蒸着方式は，基板及びシャドーマスク精密パターンの蒸着が困難であり。特に，点蒸着源の移動方式は，大面積の基板で成膜の均一度確保が困難である，という問題がある。

下向き蒸着方式は，基板を水平に移送させながら蒸着源の線形または平面ノズルを介して有機物を下向き噴射して成膜する方式である。この下向き蒸着方式は，蒸着材料の高い蒸着効率にも拘わらず，シャドーマスクを昇温させ，成膜面を微粒子に直接露出させる可能性を有している。

垂直型蒸着方式は，エフュージョン方式またはノズル方式の垂直型線形蒸着源を固定させ，基板を垂直に立てて移送しながら成膜する方式である。しかしながら，この垂直型蒸着方式は，基板を移動させながら成膜するので，設備の長さを基板の長さより５０％以上長くする必要がある。また，この垂直型蒸着方式は，現在レベルでシャドーマスクを利用した精密パターニング概念を適用していない，という問題がある。

上記のように，大面積の有機電界発光素子の製造において，基板上に陽極用金属層，ホール輸送層，発光層，電子輸送層，陰極用金属層及び保護層を順次形成する際に適用される真空蒸着方法及び装置には，幾つかの条件が要求されている。

即ち，大面積の基板の移送及び精密パターニングのための精密アラインメントが容易でなければならず，成膜層のステップカバレッジが確保されなければならず，蒸着源の熱影響によるシャドーマスク内のパターンの熱変形が最小化されなければならない。また，基板の大型化によって設備が大きくなるので，空間活用の次元で設備の大きさを最小化できなければならない。

したがって，本発明の目的は，基板及びシャドーマスクの垂直移送整列及び垂直移動型線形蒸着源を介して，大面積の基板の自重による静的たわみ現象を抑制し，シャドーマスクのステップカバレッジを向上させ，工程チャンバの長さを減らし，粒子による不良を防止し，有機材料の消耗を低減することが可能な新規かつ改良された有機電界発光素子の垂直蒸着方法等を提供することにある。

また，本発明の他の目的は，シャドーマスクを冷却させてシャドーマスク内のパターンの熱変形を抑制することが可能な新規かつ改良された有機電界発光素子の垂直蒸着方法等を提供することにある。

また，本発明の他の目的は，成膜室のサイズを減らし，複数の蒸発源を具備し蒸発物質である有機物の熱分布を均一にし，蒸発物質が固まることを防止し，蒸発源の発熱部から輻射される熱による基板及びマスクの熱変形を防止することが可能な新規かつ改良された有機電界発光素子の垂直蒸着装置に使用される蒸着源を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため，本発明の第１の観点においては，シャドーマスクを垂直状態で移送してローディングするシャドーマスクローディング工程と，基板を垂直状態で移送してローディングする基板ローディング工程と，前記基板及びシャドーマスクを垂直状態に整列して合着する整列／合着工程と，前記整列／合着されたシャドーマスク／基板のシャドーマスク側で垂直移動型線形蒸着源を垂直方向に移動させながら成膜する成膜工程と，前記成膜されたシャドーマスク／基板を互いに脱着する脱着工程と，前記脱着された基板を次の工程チャンバに移送する基板移送工程と，次の基板と脱着された前記シャドーマスクを前記整列／合着工程でリターンさせるように次の基板を垂直状態で移送してローディングする次の基板ローディング工程と，を含んでいることを特徴とする有機電界発光素子の垂直蒸着方法が提供される。

上記課題を解決するため，本発明の第２の観点においては，ゲートドアに連結される工程チャンバと，前記工程チャンバに平行した垂直状態に内蔵され，シャドーマスク及び基板を各々装着するシャドーマスクトレイ及び基板トレイと，前記シャドーマスクトレイ及び基板トレイを各々平行な状態で直線移動させるシャドーマスクトレイ運搬手段及び基板トレイ運搬手段と，前記シャドーマスクトレイ運搬手段及び基板トレイ運搬手段によって移動するシャドーマスク及び基板を各々整列するシャドーマスク／基板整列手段と，前記シャドーマスク／基板整列手段によって整列されたシャドーマスクと基板とを相互合着させるようにシャドーマスクトレイと基板トレイとを相互対向する方向に移動させるシャドーマスクトレイホルダ及び基板トレイホルダと，前記シャドーマスクトレイホルダ及び基板トレイホルダによって相互合着されたシャドーマスク／基板のシャドーマスク側で垂直昇降作動されながら成膜工程を行なう蒸着源と，を含んでいる，ことを特徴とする有機電界発光素子の垂直蒸着装置が提供される。

上記課題を解決するため，本発明の第３の観点においては，複数の蒸発源と，前記蒸発源の上部に，前記蒸発源から蒸発される物質の流路上に配置され，前記蒸発源から蒸発される物質が固まることを防止するための一つ以上の防止板より構成される防止部と，前記複数の蒸発源と前記防止部とを内包し，前記蒸発物質を地面に垂直に配置された基板に向かって排出させるために一側面に形成された排出口を含む外郭部と，前記外郭部の少なくとも一部を形成し，前記蒸発源からの輻射熱を遮断する熱源遮断放熱部と，前記排出口に近接して位置し，前記排出される蒸発物質の蒸発量を測定するための蒸着率測定部と，前記外郭部の一面上に配置され，前記外郭部を前記基板に平行した平面上で移送させる移送手段と，を具備していること特徴とする蒸着源が提供される。

本発明においては，基板及びシャドーマスクの垂直移送整列及び垂直移動型線形蒸着源を介して，大面積の基板の自重による静的たわみ現象を抑制し，シャドーマスクのステップカバレッジを向上させ，工程チャンバの長さを減らし，粒子による不良を防止し，有機材料の消耗を減らし，シャドーマスクを冷却させるので，シャドーマスク内のパターンの熱変形を抑制することができる。

本発明にかかる蒸着源は複数の蒸発源を具備し，従来の線形蒸発源とは異なり蒸発物質と蒸発源の内側面とのさらに広い接触面積を確保して有機物の熱分布をさらに均一にすることができる。また，本発明による蒸着源は，一つまたはそれ以上の防止板より構成される防止部を具備し固まった蒸着物質のクラッキング効果を増大させて，固まった蒸発物質が基板上に蒸着されて不均一な蒸着表面を形成することを防止することもできる。

さらに，蒸着源の外郭部は，全体的にまたは少なくとも一部分が複数の層より構成される熱源遮断放熱部を具備し，蒸発源の発熱部からの輻射熱が基板またはマスクに輻射されて基板またはマスクを熱変形させることを防止することもできる。均一な蒸着を達成するために基板を回転させるように広い成膜室空間を要求する従来の蒸着装置とは異なり，本発明による蒸着源は，垂直な基板に平行な方向へ移送可能な移送手段を備え，基板に対して蒸着源を移送可能にする構造を採択して，基板の回転が不要な構造を取ることによって，成膜室の空間を小型化させて本発明による蒸着源を具備しているさらにコンパクトな構造の蒸着装置を構成することができる。

また，蒸着率測定が終了した後，成膜過程がなされる従来の技術とは異なり，成膜過程中にも蒸着率測定を可能であるので，測定された蒸着率に基づいて蒸着源をリアルタイムで制御することもできる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず，図１に基づいて，第１の実施の形態にかかる有機電界発光素子の垂直蒸着方法について説明する。なお，図１は，本発明による有機電界発光素子の垂直蒸着方法のフローチャートである。本実施形態においては，有機電界発光素子の基板及びこの基板に多層の成膜を形成させるシャドーマスクを垂直に移送及び整列させて垂直移動型線形蒸着源を介して成膜工程を実現できるように構成されている。

まず，本実施形態にかかる垂直蒸着方法は，シャドーマスクローディング工程（ＳＴ１０）から開始される。この工程（ＳＴ１０）は，本実施形態にかかる垂直蒸着方法を具現する装置の工程チャンバにシャドーマスクを垂直状態で移送して，ローディングする。このとき，シャドーマスクはシャドーマスクトレイに装着された状態にローディングされることが好ましい。

このシャドーマスクローディング工程（ＳＴ１０）に続いて，基板ローディング工程（ＳＴ２０）が行われる。この基板ローディング工程（ＳＴ２０）は，シャドーマスクローディング工程（ＳＴ１０）のように基板を垂直状態で移送して工程チャンバにローディングする。このとき，基板は基板トレイに装着された状態にローディングされることが好ましい。このシャドーマスクローディング工程（ＳＴ１０）は，シャドーマスクを交替するたびに行われる。

また，ローディング工程（ＳＴ１０，ＳＴ２０）によってローディングされたシャドーマスクと基板とは相互平行した垂直状態を保持する。このようにローディング工程（ＳＴ１０，ＳＴ２０）でシャドーマスクと基板とが垂直状態に保持されるので，自重による静的たわみ現象が防止される。

上記のようなローディング工程（ＳＴ１０，ＳＴ２０）に続いて，整列／合着工程（ＳＴ３０）が行われる。この整列／合着工程（ＳＴ３０）は，平行状態を保持している基板及びシャドーマスクを各トレイに装着された状態で接近移送して相互垂直状態に整列して合着する。

この整列／合着工程（ＳＴ３０）に続いて，成膜工程（ＳＴ４０）が行われる。この成膜工程（ＳＴ４０）は，整列／合着されたシャドーマスク／基板のシャドーマスク側で垂直移動型線形蒸着源を垂直方向に移動させながら基板を成膜する。この線形蒸着源によってシャドーマスクのステップカバレッジが優れたものになる。

この成膜工程（ＳＴ４０）に続いて，脱着工程（ＳＴ５０）が行われる。この脱着工程（ＳＴ５０）は，基板の成膜完了後に成膜されたシャドーマスク／基板を互いに脱着する。このとき，基板とシャドーマスクとは各トレイに装着された状態で脱着されることが好ましい。

この脱着工程（ＳＴ５０）に続いて，基板移送工程（ＳＴ６０）が行われる。この基板移送工程（ＳＴ６０）は，脱着された基板を次の工程を行うために次の工程チャンバに移送する。

この基板移送工程（ＳＴ６０）に続いて，次の基板ローディング工程（ＳＴ７０）が行われる。次の基板ローディング工程（ＳＴ６０）は，基板ローディング工程（ＳＴ６０）のように次の基板を垂直状態で移送してローディングする。このようにローディングされた次の基板は，脱着されたシャドーマスクのように整列／合着工程（ＳＴ３０）に行われる。

垂直蒸着方法は，上記のような工程を反復的に進行しながら基板を連続的に成膜する。

上記のような垂直蒸着方法で基板に多層膜を成膜する垂直蒸着装置は，図２に示すように，工程チャンバ１，シャドーマスクトレイ３，基板トレイ５，シャドーマスクトレイ運搬手段Ａ，基板トレイ運搬手段Ｂ，シャドーマスク／基板整列手段Ｃ及びシャドーマスクトレイホルダ７，基板トレイホルダ９，及び蒸着源１１を含んでいる。

工程チャンバ１は，本実施形態にかかる垂直蒸着方法の各工程が行われる真空状態を形成できるように構成されている。

また，この工程チャンバ１は，図３に示すうように，ゲートドア１３，１５をその前面及び背面に具備している。

このゲートドア１３，１５は，図４に示されたように，連続的に具備される工程チャンバ１を相互直列に連結して，実際有機電界発光素子を製作する際に，各工程チャンバ１で独立的な工程を行なって多層膜を成膜可能にする。このゲートドア１３，１５は，基板とシャドーマスクとを別途に移送させるように構成されているが，一体に構成されることもできる。

工程チャンバ１は，その内側にシャドーマスクトレイ３と基板トレイ５とを内蔵している。シャドーマスクトレイ３は，シャドーマスクを工程チャンバ１内で垂直状態に装着できるように構成されている。基板トレイ５は，有機電界発光素子用基板を工程チャンバ１内で垂直状態に装着できるように構成されている。

本実施形態にかかる垂直蒸着方法で基板及びシャドーマスクは各々基板トレイ５及びシャドーマスクトレイ３に装着されて地面から垂直状態で移送される。垂直蒸着方法で，最初にはシャドーマスクの装着されたシャドーマスクトレイ３が垂直状態で工程チャンバ１に移送される。

工程中には，基板の装着された基板トレイ５のみ各工程チャンバ１を経て移送される。

シャドーマスクは，複数の基板を利用した数回の工程が行なわれた後，交替が必要な時点で工程チャンバ１から取り出されて，新たなシャドーマスクに交替される。このとき，各工程チャンバ１のシャドーマスクは，シャドーマスクトレイ３の運搬手段Ａと干渉されないように退避されているので，交替作業を各工程チャンバ１毎に独立的になされることが好ましい。

シャドーマスクトレイ３及び基板トレイ５は各々シャドーマスクトレイ運搬手段Ａ及び基板トレイ運搬手段Ｂによって各々平行な状態で直線移動する。このシャドーマスクトレイ運搬手段Ａ及び基板トレイ運搬手段Ｂは，各工程チャンバ１内に別途に備わっている。また，工程チャンバ１内にはシャドーマスクと基板とを整列させるシャドーマスク／基板整列手段Ｃとシャドーマスクトレイホルダ７及び基板トレイホルダ９を各々具備している。

図５及び図６に示すように，シャドーマスクトレイ運搬手段Ａは，駆動部１７，上側ガイド１９，及び昇降部２１を含んでいる。

駆動部１７は，シャドーマスクトレイ３の下側にロール方式で具備され，シャドーマスクトレイ３の物流のフローを担当する。上側ガイド１９は，シャドーマスクトレイ３の上方両側を支持するように具備され，駆動部１７によって行われるシャドーマスクトレイ３の姿勢を安定させ，シャドーマスクトレイ３を昇降可能に案内支持する。昇降部２１は，シャドーマスクトレイ３の下側に具備され，伸縮または昇降作動により上側ガイド１９によって支持され，工程チャンバ１内で所定位置に停止するシャドーマスクトレイ３を昇降させる。

このシャドーマスクトレイ運搬手段Ａに対応してシャドーマスクトレイホルダ７が具備されている。このシャドーマスクトレイホルダ７は，昇降部２１によって上昇したシャドーマスクトレイ３を駆動部１７と干渉されずに基板側に移動させてシャドーマスクと基板とを合着可能に構成されている。即ち，シャドーマスクトレイホルダ７には突起７ａが具備されており，シャドーマスクトレイ３には突起７ａが挿込される対向側に挿入ホール３ａが備わっている。

このシャドーマスクトレイホルダ７には，工程中にシャドーマスクの昇温を抑制するための冷却ライン（図示せず）が具備されることが好ましい。この冷却ラインは，真空環境の工程チャンバ１内で蒸着源１１から伝えられる輻射熱がシャドーマスクの温度を上昇させ，この昇温によってシャドーマスク上のパターン形状及び位置が変化することを防止する。

図７及び図８に示すように，基板トレイ運搬手段Ｂは，シャドーマスクトレイ運搬手段Ａのように駆動部２３，上側ガイド２５，及び昇降部２７を含んでいる。

駆動部２３は，基板トレイ５の下側にロール方式で備わって，基板トレイ５の物流のフローを担当する。上側ガイド２５は，基板トレイ５の上方両側を支持するように具備され，駆動部２３によって行われる基板トレイ５の姿勢を安定させ，基板トレイ５を昇降可能に案内支持する。昇降部２７は，基板トレイ５の下側に具備され，伸縮または昇降作動で上側ガイド２５によって支持され，工程チャンバ１内で所定の位置に停止する基板トレイ５を昇降させる。この昇降作動によって基板トレイ５は，基板トレイホルダ９及びシャドーマスク／基板整列手段Ｃに付着される。

この基板トレイ運搬手段Ｂに対応して具備される基板トレイホルダ９は，昇降部２７の昇降作動時に上側ガイド２５が一体に昇降されるので，基板トレイ５と干渉されないように構成されている。即ち，基板トレイホルダ９には突起９ａが具備されており，基板トレイ５には突起９ａが挿込される対向側に挿入ホール５ａが具備されている。

基板トレイホルダ９は，補助合着機構２９をさらに具備することができる。この補助合着機構２９は，基板トレイホルダ９でシャドーマスク／基板を合着する際に磁力を利用できるように構成されている。

シャドーマスクトレイ運搬手段Ａ及び基板トレイ運搬手段Ｂによって移送されるシャドーマスクと基板とは，シャドーマスク／基板整列手段Ｃによって各々整列される。即ち，昇降部２７によって基板トレイ５が上昇すれば，基板トレイホルダ９及びシャドーマスク／基板整列手段Ｃは，シャドーマスクトレイ３に向かって前進作動される。

基板トレイ５が基板トレイホルダ９に付着されると，シャドーマスク／基板整列手段Ｃが作動されてシャドーマスクと基板とを整列させる。

このシャドーマスクと基板との整列工程は，幾つかの段階で行われる。まず，シャドーマスクトレイ３と基板トレイ５とを合着するか，または所定の間隔に保持した状態で光学顕微鏡カメラを利用してシャドーマスク及び基板上に存在する整列用表示が正位置から相互離脱している程度を測定する。このように測定された情報を利用して基板の動きを計算する。このように計算された運動量だけ基板トレイホルダ９を運動させる。次いで，基板トレイ５とシャドーマスクトレイ３とを合着または所定の間隔で位置させて整列マークが離脱している程度を再測定する。このように再測定された程度が整列マークの位置差の指定された範囲内に入るまで反復する。

上記のような整列工程によってシャドーマスクと基板との整列作業が完了すると，シャドーマスクと基板とが合着される。また，基板とシャドーマスクとは，その材質によって補助合着機構２９によって合着補助されることができる。シャドーマスク／基板整列手段Ｃによって整列されたシャドーマスクと基板とは，シャドーマスクトレイホルダ７及び基板トレイホルダ９に合着及び移送されて蒸着源１１によって成膜工程で行われる。

図９に示すように，蒸着源１１は，整列／合着完了後，シャドーマスク側で垂直方向に昇降作動しながら成膜工程を行なう。

この蒸着源１１は，図１０及び図１１に示すように，加熱源３１，第１及び２放熱／冷却部３３，３５，誘導路３７，ノズル３９及び駆動部４１より構成される。

加熱源３１は，線形ルツボに内蔵され，有機物蒸発流を発生させる熱を発生することが可能に構成され，蒸着源１１の昇降作動時にシャドーマスクの幅方向の全範囲をカバーできるサイズの幅よりなることが好ましい。第１放熱／冷却部３３は，加熱源３１の外郭に具備され，加熱源３１の熱が基板及びシャドーマスクに輻射されることを防止できるように構成されている。誘導路３７は，加熱源３１によって発生した有機物蒸発流４２を基板及びシャドーマスク方向に転換することが可能に構成されている。

第２放熱／冷却部３５は，誘導路３７の外郭に具備され，誘導路３７の熱がシャドーマスクに輻射伝達されることを防止できるように構成されている。ノズル３９は，誘導路３７の先端に具備され，有機物蒸発流４２をシャドーマスクを介して基板に均一に放射できるように構成されている。駆動部４１は，第１放熱／冷却部３３側に具備され，蒸着源１１を垂直方向に昇降させながら基板全体を成膜できるように構成されている。

また，蒸着源１１は，蒸着源用バッファチャンバ１１ａをさらに具備している。この蒸着源用バッファチャンバ１１ａは，成膜工程が行なわれない間に蒸着源を留まらせて，予定された成膜率を保持可能にする。また，予定された成膜率を保持するために，蒸着源用バッファチャンバ１１ａは膜厚測定器４３を具備し，蒸着源１１は膜厚測定器４５を具備している。この膜厚測定器４３，４５は，成膜された膜厚を測定することによって，所定の成膜条件が達成されるように蒸着源を調節できるようにする。

膜厚測定器４３は，移動式蒸着率測定器であって，有機物の蒸発程度を観測しながら蒸着源１１と共に移動しながら共蒸着時に個別物質の蒸着率の比率をリアルタイムで制御できるように構成されることが好ましい。

また，膜厚測定器４５は，固定式蒸着率測定器であって，線形ルツボの加熱源３１から出る全体蒸発率が成膜工程に適するか否かを判断及び制御できるように構成されることが好ましい。

垂直方向に作動される蒸着源１１では，基板に成膜される程度を調節するために蒸着源の加熱源３１の発熱量を調節して有機物蒸発流の量を制御する方法が可能である。また，同じ蒸発流の量に対して蒸着源１１の移送速度を調節して単位時間に基板が蒸着源１１に露出される時間の調節を介して成膜率を調節する方法も可能である。

一方，蒸着源１１は，垂直線形だけではなく，上記作用効果を有するように形成される複数の点蒸着源に代置されることもある。また，蒸着源１１は，地面に垂直方向に昇降作動することはもとより，水平方向に往復作動することができる。即ち，この蒸着源１１は，基板に有機物蒸発流を成膜できるように往復運動するように具備されることが好ましい。

シャドーマスク及び基板の整列作業の完了後，上記のように構成されて蒸着源用バッファチャンバ１１ａに退避されていた蒸着源１１は，上下向きに昇降作動しながら有機物蒸発流を基板に成膜する。成膜時に，蒸着源１１と基板間の距離は，蒸着源１１からシャドーマスクに輻射される熱の影響を考慮できる所定レベルに保持されることが好ましい。

蒸着源１１は，上下部に個別蒸着源を具備している場合，一つの工程チャンバ１で多層膜構造を形成できるようにする。上下部の個別蒸着源１１は，同時に駆動されないことが好ましい。この上下部の個別蒸着源１１は，同じ物質を投入して補助蒸着源として使用するか，あるいは相異なる物質を投入して多層膜構造を形成するための用途として使用されることが好ましい。

成膜工程の完了後，基板及びシャドーマスクは，基板トレイ５及びシャドーマスクトレイ３によって互いに脱着される。シャドーマスクは，シャドーマスクトレイ３に装着された状態でシャドーマスクトレイホルダ７に装着されて初期退避状態に移動する。基板は，基板トレイ５に装着されて次の工程のための次の工程チャンバ１に移送される。

一方，本実施形態にかかる蒸着源は，他の一実施例で構成されることもある。

図１２には，本実施形態にかかる蒸着源２００が示されている。蒸発物質の流路を形成する略Ｌ字状の外郭部２５０内には，複数の蒸発源２１０が具備される。蒸発源２１０は，蒸発物質を含有できるルツボ２１１とルツボ２１１の周囲に配置される発熱部（図示せず）とを具備する。

複数の蒸発源２１０は，図１２に示すように，幾つかのルツボを具備する多元一体型蒸発源２１０であり，必要に応じて，互いに密接して配置される幾つかの個別的に分離可能な蒸発源とすることができる。

このような複数の蒸発源２１０のルツボの配置は，例えば，一列型またはジグザグ型のように多様な形態を具備することもできる。図１３Ａに示すように，ただ一つの蒸発源のみを具備している従来の線形蒸発源とは異なり，図１３Ｂに示す線形蒸発源は，複数の蒸発源２１０を具備し，蒸発源２１０の内側面と蒸発物質との接触面積が増大する。

一方，複数の蒸発源２１０が一体に形成される場合には，各々のルツボに対して個別的な発熱部を具備することもでき，蒸発源２１０全体を取り囲む発熱部が形成されることもできる。各々のルツボ（蒸発源）の内側面に接する蒸発物質に対する熱分布を均一にするために，ルツボが水平方向にさらに優れた熱伝導性を具備するように，即ち，他の方向の熱伝導性より蒸発源２１０の長手方向に垂直な平面上での熱伝導性がはるかに優れているように選択された材料から構成することができる。

複数の蒸発源２１０の上部に，複数の蒸発源２１０から蒸発される物質，例えば有機物質の流路上には一つ以上の防止板２３１，２３２が配置される防止部２３０が位置する。防止板２３１，２３２は，外郭部の上部の側壁に固設されて，クラッキング効果を誘発して複数の蒸発源２１０から蒸発される有機物質が外郭部２５０内の有機物質の流路上で互いに凝集されて固まること（低密度のクラスタークラウドが形成されること）を防止する。

例えば，本実施形態にかかる有機物粒子の平均自由行路と成膜室内の圧力（Ｐ）とが下記数式１の関係を有し，蒸着源内の真空度が５×１０^−４ｔｏｒｒである場合には，平均自由行路は約１０ｃｍ以内であるが，本実施形態にかかる蒸着源２００の外郭部２５０内に一つ以上の防止板２３１，２３２を設置することによって，固まった蒸発物質の粒子が防止板２３１，２３２と衝突する可能性を高めてクラッキング効果が上昇する。

外郭部２５０の全体または少なくとも一部には，熱源遮断放熱部２２０が具備される。熱源遮断放熱部２２０は，複数の蒸発源２１０のルツボを取り囲む放熱部から発散される輻射熱を遮蔽させて，基板またはマスク（図示せず）に輻射熱が輻射されることを最小化して，蒸発源の放熱部による基板またはマスクの熱変形を低減する。熱源遮断放熱部２２０は，例えば，断熱材などの材料より単層形成されることもあり，複数の層に形成されることもある。複数の層間には空間層が形成されることもあるが，この空間層は，真空層及び冷媒の流動する冷媒層のうち少なくとも一つ以上の層より構成されることもある。

外郭部２５０の一側上端には，蒸気物質の排出口２５１が形成されるが，排出口２５１に近接して蒸着率測定部２４０が具備され，蒸着率測定部２４０は，排出口２５１の隣接部に配置されるプローブ２４１を具備する。

蒸発物質が排出口２５１を介して排出される，即ち基板（図示せず）を成膜する過程中にプローブ２４１が排出口２５１での有機物蒸気圧及び蒸発量を検出し，蒸着率は蒸気圧に比例するというラングミュア−クヌーセンの蒸気圧法則を利用することによって，基板の成膜工程中に蒸着率のリアルタイム制御，例えば蒸着源の速度制御及び蒸発源の温度制御のようなリアルタイム制御がなされることもある。即ち，事前に測定された有機物蒸気圧または蒸発量に相応する蒸着率と，リアルタイムでプローブ２４１から測定される有機物の蒸気圧または蒸発量とを比較して，比較値を制御機（図示せず）の入力信号として使用して制御機を介して出力される制御信号によって蒸着源の作動温度，作動速度のような蒸着源２００の出力を制御する。このような蒸着率測定器２４０は，この他にも多様な形態の蒸着率測定器が何れも採用されうる。

また，外郭部２５０の一側上には移送手段２６０が備わって，蒸着源２００を基板に平行した平面上で（即ち，垂直な基板と平行に）移動することができる。

図１２に示すように，移送手段２６０は，基板に平行に設置されたレール２６２と，レール２６２上で駆動可能な駆動手段２６１とより構成することもできる。移送手段２６０によって蒸着源２００が移送される場合，外郭部２５０の排出口２５１に隣接するように配置された蒸着率測定器２４０のプローブ２４１も共に移動して，プローブ２４１及び排出口２５１の相対位置，即ち両者間の距離は一定に保持されることもある。必要に応じて，蒸着率測定器２４０の測定装備（図示せず）は，移送手段２６０に固設されることもできる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明による有機電界発光素子の垂直蒸着装置は，量産が要求されるにつれて蒸着面が大型化する多様な有機物蒸着工程に適用可能である。

第１の実施の形態にかかる有機電界発光素子の垂直蒸着方法のフローチャートである。第１の実施の形態にかかる有機電界発光素子の垂直蒸着装置の正面図である。図２の右側面図である。第１の実施の形態にかかる蒸着装置が備わった工程チャンバの配置平面図である。図２の蒸着装置において，シャドーマスクトレイ運搬手段及びシャドーマスクトレイホルダの左側面図である。図５の右側面図である。図２の蒸着装置において，基板トレイ運搬手段及び基板トレイホルダの右側面図である。図７の左側面図である。第１の実施の形態にかかる蒸着装置において，基板とシャドーマスクの移送／整列及び合着工程後，成膜工程の作動状態正面図である。図２のＡ−Ａ線による断面図である。図１０のＢ−Ｂ線による断面図である。第１の実施の形態にかかる蒸着源の概略的な部分斜視断面図である。図１３Ａは，従来の技術による線形蒸発源の概略的な斜視図である。図１３Ｂは，本発明の一実施例としての一列に配置された複数の蒸発源を具備している多元一体型蒸着源である。

符号の説明

１工程チャンバ
３シャドーマスクトレイ
５基板トレイ
７シャドーマスクトレイホルダ
９基板トレイホルダ
１１蒸着源
１１ａ蒸着源用バッファチャンバ
１７，２３駆動部
１９，２５上側ガイド
Ａシャドーマスクトレイ運搬手段
Ｂ基板トレイ運搬手段
Ｃシャドーマスク／基板整列手段

Claims

シャドーマスクを垂直状態で移送してローディングするシャドーマスクローディング工程と，
基板を垂直状態で移送してローディングする基板ローディング工程と，
前記基板及び前記シャドーマスクを垂直状態に整列して合着する整列／合着工程と，
前記整列／合着されたシャドーマスク／基板のシャドーマスク側で垂直移動型線形蒸着源を垂直方向に移動させながら成膜する成膜工程と，
前記成膜されたシャドーマスク／基板を互いに脱着する脱着工程と，
前記脱着された基板を次の工程チャンバに移送する基板移送工程と，
後続の基板と前記脱着された前記シャドーマスクを前記整列／合着工程で整列／合着するために，前記後続の基板を垂直状態で移送してローディングする後続の基板ローディング工程と，
を含み，
前記整列／合着工程と，前記成膜工程と，前記脱着工程と，前記基板移送工程と，前記後続の基板ローディング工程と，を反復することを特徴とする有機電界発光素子の垂直蒸着方法。
ゲートドアに連結される工程チャンバと，
前記工程チャンバに平行した垂直状態に内蔵されて，前記シャドーマスク及び前記基板を各々装着するシャドーマスクトレイ及び基板トレイと，
前記シャドーマスクトレイ及び前記基板トレイを各々平行な状態で直線移動させるシャドーマスクトレイ運搬手段及び基板トレイ運搬手段と，
前記シャドーマスクトレイ運搬手段及び前記基板トレイ運搬手段によって移動するシャドーマスク及び基板を各々整列するシャドーマスク／基板整列手段と，
前記シャドーマスク／基板整列手段によって整列されたシャドーマスクと基板とを相互合着させるように，前記シャドーマスクトレイと前記基板トレイとを相互対向する方向に移動させるシャドーマスクトレイホルダ及び基板トレイホルダと，
前記シャドーマスクトレイホルダ及び基板トレイホルダによって相互合着されたシャドーマスク／基板のシャドーマスク側で垂直昇降作動しながら成膜工程を行なう蒸着源と，を含む，
ことを特徴とする有機電界発光素子の垂直蒸着装置。
前記シャドーマスクトレイ運搬手段は，
前記シャドーマスクトレイの下側に具備される駆動部と，
前記駆動部によって進められるシャドーマスクトレイの姿勢を安定させ，前記シャドーマスクトレイが昇降可能に前記シャドーマスクトレイの上方両側を支持する上側ガイドと，
前記上側ガイドで支持されて工程チャンバ内における所定位置に停止するシャドーマスクトレイを昇降させるようにシャドーマスクトレイの下側に具備される昇降部と，を含む，
ことを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置。
前記基板トレイ運搬手段は，
前記基板トレイの下側に具備される駆動部と，
前記駆動部によって進められる基板トレイの姿勢を安定させ，前記基板トレイが昇降可能に基板トレイの上方両側を支持する上側ガイドと，
前記上側ガイドで支持されて工程チャンバ内における所定位置に停止する基板トレイを昇降させるように基板トレイの下側に具備される昇降部と，を含む，
ことを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置。
前記基板トレイホルダは，さらに，シャドーマスク／基板合着時に基板側からシャドーマスク側に磁力を提供する補助合着機構を含む，
ことを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置。
前記蒸着源は，線形ルツボに内蔵されて熱を発生させる加熱源と，
前記加熱源の熱が前記基板及びシャドーマスクに輻射されることを防止するために加熱源の外郭に具備される第１放熱／冷却部と，
有機物蒸発流を基板及びシャドーマスク方向に転換させる誘導路と，
前記誘導路の熱がシャドーマスクに輻射伝達されることを防止するために誘導路の外郭に具備される第２放熱／冷却部と，
前記誘導路の先端に備わって有機物蒸発流を基板に均一に放射するノズルと，
前記蒸着源を垂直方向に昇降させながら基板全体を成膜するように第１放熱／冷却部に具備される駆動部と，を含む，
ことを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置。
前記蒸着源は，さらに，成膜工程が行なわれない間に蒸着源を留まらせて，予定された成膜率を保持させる蒸着源用バッファチャンバを具備している，
ことを特徴とする請求項２または６に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置。
前記蒸着源用バッファチャンバは，成膜された膜厚を測定して所定の成膜条件が達成されるように蒸着源を調節する膜厚測定器を内蔵している，
ことを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置。
前記蒸着源は，さらに，有機物の蒸発程度を観測しながら前記蒸着源と共に移動され，共蒸着時に個別物質の蒸着率の比率をリアルタイムで制御する移動式蒸着率測定器を具備している，
ことを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置。
前記蒸着源用バッファチャンバは，さらに，線形ルツボでの全体蒸発率が成膜工程に適するか否かを判断及び制御するための固定式蒸着率測定器を具備している，
ことを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置。
複数の蒸発源と，
前記蒸発源の上部に，前記蒸発源から蒸発される物質の流路上に配置され，前記蒸発源から蒸発される物質が固まることを防止するための一つ以上の防止板より構成される防止部と，
前記複数の蒸発源と前記防止部とを内包し，前記蒸発物質を地面に垂直に配置された基板に向かって排出させるために一側面に形成された排出口を含む外郭部と，
前記外郭部の少なくとも一部を形成し，前記蒸発源からの輻射熱を遮断する熱源遮断放熱部と，
前記排出口に近接して位置し，前記排出される蒸発物質の蒸発量を測定するための蒸着率測定部と，
前記外郭部の一面上に配置され，前記外郭部を前記基板に平行した平面上で移送させる移送手段と，を具備している，
ことを特徴とする有機電界発光素子の垂直蒸着装置に使用される蒸着源。
前記複数の蒸発源は一体に構成される，ことを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置に使用される蒸着源。
前記複数の蒸発源は，互いに密接して配置される個々の蒸発源より構成される，ことを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置に使用される蒸着源。
前記熱源遮断放熱部は，複数の層より構成される，ことを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置に使用される蒸着源。
前記複数の層間に形成される空間層は，一つ以上の真空層より構成される，ことを特徴とする請求項１４に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置に使用される蒸着源。
前記複数の層間に形成される空間層は，冷媒が循環する一つ以上の冷媒層より構成される，ことを特徴とする請求項１４に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置に使用される蒸着源。
前記複数の層間に形成される空間層は，真空層及び冷媒が循環する冷媒層のうち一つ以上の層を具備している，ことを特徴とする請求項１４に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置に使用される蒸着源。
前記蒸発源は，方向によって熱伝導率が相異なる材料より構成される，ことを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置に使用される蒸着源。
前記蒸着率測定器は，前記排出口に近接して配置されるプローブを備え，前記プローブと前記排出口との相対位置は，ほぼ一定に保持される，
ことを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置に使用される蒸着源。
前記移送装置は，
前記基板に平行に配置されたガイドレールと，
前記ガイドレールに沿って移動可能な駆動手段と，を具備している，
ことを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子の垂直蒸着装置に使用される蒸着源。