JP4902123B2 - 有機材料用蒸発源及び有機蒸着装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、有機ＥＬ素子等を製造する際に、基板上に有機化合物の蒸着膜を形成するための有機材料用蒸発源及びこれを用いた有機蒸着装置に関する。

図６は、従来の有機ＥＬ素子を作成するための有機蒸着装置の概略構成図である。
図６に示すように、この有機蒸着装置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。

しかし、この種の従来の蒸発源では、加熱温度及び蒸発速度の制御を正確に行うことが困難であるとともに、制御の応答性が十分ではないという問題がある。

また、近年、有機ＥＬ素子の技術分野においては、大型基板に対応する量産化技術が求められているが、従来の蒸発源では、均一な膜厚分布を得ることが困難であるという問題がある。
特開平１０−１６８５６０号公報

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、その目的とするところは、蒸着時における加熱温度及び蒸発速度の制御を正確且つ応答性良く行うことが可能な有機材料用蒸発源及びこれを用いた有機蒸着装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、大型基板に対して均一な膜厚分布の成膜が可能な有機材料用蒸発源及びこれを用いた有機蒸着装置を提供することにある。

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、所定の有機系の蒸発材料を収容する収容凹部を有する蒸発用容器と、前記蒸発用容器を加熱するための高周波誘導コイルからなる加熱部とを備え、前記収容凹部は、円錐形状又は角錐形状に形成されており、前記収容凹部の表面に当該蒸発材料の含浸を防止するための含浸防止部材が設けられ、前記含浸防止部材は、前記蒸発用容器に対して着脱自在のカップ状で且つ前記蒸発用容器の収容凹部の形状に対応する形状に合わせて形成され、当該収容凹部に嵌合するように構成され、前記含浸防止部材の厚さが、５０〜２００μｍである有機材料用蒸発源である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記蒸発用容器がグラファイトからなるものである。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２のいずれか１項記載の有機材料用蒸発源が配置された真空槽を有する有機蒸着装置である。

本発明の有機材料用蒸発源は、蒸発用容器を加熱するための高周波誘導コイルからなる加熱部を有していることから、蒸発源として例えばクヌーセンセルを用いた場合に比べて蒸着時における加熱温度及び蒸発速度の制御を正確且つ応答性良く行うことが可能になる。
また、蒸発用容器に、開口側に向って開口形状が漸次大きくなるように形成された収容凹部が設けられていることから、蒸着対象物に向って蒸発材料の蒸気が拡がるように飛翔し、その結果、大型基板に対して均一な膜厚分布の成膜を行うことが可能になる。
さらに、本発明においては、収容凹部が円錐形状又は角錐形状に形成されており、蒸発する蒸気は余弦則に従って放散するため、蒸発材料の減少に伴う収容凹部の壁部への付着の影響が軽微であり、また、取り外し可能なコーン型容器として短時間で原料の交換が可能な構成を採用することができるという効果がある。
また、本発明においては、収容凹部の表面に当該蒸発材料の含浸を防止するための含浸防止部材が設けられていることから、収容凹部の汚染が防止されその洗浄が不要になるとともに、蒸発材料を有効に利用することが可能になる。
さらにまた、含浸防止部材が、蒸発用容器に対して着脱自在のカップ状で且つ前記蒸発用容器の収容凹部の形状に対応する形状に合わせて形成され、当該収容凹部に嵌合するように構成されていることから、蒸発用容器に対して着脱自在のカップ状の含浸防止部材を得ることができ、これにより含浸防止部材を蒸発用容器から取り外すことによって、大気に曝すことなく蒸発材料の交換を容易且つ短時間で行うことが可能になる。
そして、このような有機材料用蒸発源を真空槽内に配置することにより、蒸着時における加熱温度及び蒸発速度の制御を正確且つ応答性良く行うとともに大型基板に対して均一な膜厚分布の成膜が可能な有機蒸着装置を提供することが可能になる。

本発明によれば、蒸着時における加熱温度及び蒸発速度の制御を正確且つ応答性良く行うとともに、型基板に対して均一な膜厚分布の成膜を行うことが可能になる。

以下、本発明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、本実施の形態の有機蒸着装置の構成を示す断面図である。
図１に示すように、本実施の形態の有機蒸着装置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の下方に後述する有機材料用蒸発源３が配設されている。

ここで、有機材料用蒸発源３の上方近傍には、有機材料用蒸発源３から蒸発する蒸気を制御するための図示しないシャッターが設けられている。

また、真空槽２内の上部には、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。

本実施の形態の場合、図示しないモータの駆動によって基板５が水平方向に回転するように構成されている。

一方、有機材料用蒸発源３は、ホスト材料を蒸発させるためのホスト蒸発源３１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３２とを有し、これらホスト蒸発源３１とドーパント蒸発源３２は、隣接して配置されている。

ホスト蒸発源３１は、例えばグラファイトからなる蒸発用容器３３を有している。この蒸発用容器３３には、所定の有機系の蒸発材料１０を収容するための後述する収容凹部３３ａが設けられている。

ホスト蒸発源３１は、蒸発用容器３３の周囲に所定のコイル（加熱部）５０が巻き付けられ、真空槽２の外部に設けられた交流電源５１からこのコイル５０に対して所定の高周波交流電圧を印加するように構成されている。

なお、本実施の形態においては、例えば蒸発用容器３３の周囲に例えばガス等の冷媒を循環させるための冷却パイプ（図示せず）を配置することにより蒸発用容器３３を所定の温度に制御することができる。

他方、ドーパント蒸発源３２の基本構成は、ホスト蒸発源３１と同様であり、例えばグラファイトからなる蒸発用容器３４を有し、この蒸発用容器３４には、所定の有機系の蒸発材料１０を収容するための収容凹部３４ａが設けられている。

そして、ドーパント蒸発源３２の蒸発用容器３４の周囲には所定のコイル５０が巻き付けられ、交流電源５１からこのコイル５０に対して所定周波数の交流電圧を印加するように構成されている。

図２（ａ）は、本実施の形態の有機材料用蒸発源の外観を示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
以下、本発明に係る有機材料用蒸発源の詳細な構成をホスト蒸発源３１を例にとって説明する。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態の場合、ホスト蒸発源３１の蒸発用容器３３の収容凹部３３ａは円錐形状に形成され、これにより、開口側に向って開口形状が漸次大きくなるように構成されている。

本発明の場合、収容凹部３３ａの傾斜角度は特に限定されることはないが、膜厚の均一性を確保する観点からは、成膜対象物に向かう法線に対する角度が３０〜６０°となるように構成することが好ましい。

一方、収容凹部３３ａの表面には、蒸発材料１０の含浸を防止するための含浸防止膜３５が設けられている。

本例の場合、含浸防止膜３５の材料としては、例えば、ボロンナイトライド（ＢＮ）、ガラス状カーボンコーティング（ＧＣ）、白金（Ｐｔ）を用いることができる。
これらのうちでも、ボロンナイトライド（ＢＮ）は、熱応力歪が小さくグラファイト製の蒸発容器３３との密着性が良い点から特に好ましい。

また、本例の場合、含浸防止膜３５の形成方法は特に限定されることはなく、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等のコーティングにより形成することが好ましい。

さらに、含浸防止膜３５の厚さは特に限定されることはないが、蒸発材料１０の含浸防止を確実にする観点からは、５０〜２００μｍとすることが好ましい。

図３（ａ）（ｂ）は、本実施の形態における含浸防止部材の例を示すための蒸発源の断面図である。
図３（ａ）（ｂ）に示すように、本例は、蒸発用容器３３に対して着脱自在のカップ状の含浸防止部材３６を用いたものである。

この含浸防止部材３６は、蒸発用容器３３の収容凹部３３ａの形状に対応する形状に合わせて形成され、収容凹部３３ａに嵌合するように構成されている。

本発明の場合、含浸防止部材３６の材料としては、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属材料を用いることができる。

これらのうちでも、タンタル（Ｔａ）は、高温での耐久性が良い（蒸発材料１０と反応しにくい）点から特に好ましい。

さらに、含浸防止部材３６の厚さは特に限定されることはないが、蒸発材料１０の含浸防止を確実にする観点からは、５０〜２００μｍとすることが好ましい。

なお、含浸防止部材３６は、上記金属材料からなる板状の部材の板金加工によって成型することができる。

なお、ドーパント蒸発源３２についても、上述したホスト蒸発源３１と同様の構成を有している。

以上述べたように本実施の形態の有機材料用蒸発源３は、蒸発用容器３３（３４）が高周波誘導コイルによって加熱するように構成されていることから、蒸発源として例えばクヌーセンセルを用いた場合に比べて蒸着時における加熱温度及び蒸発速度の制御を正確且つ応答性良く行うことが可能になる。

また、蒸発用容器３３（３４）に、開口側に向って開口形状が漸次大きくなるように形成された収容凹部３３ａ（３４ａ）が設けられていることから、蒸着対象物に向って蒸発材料１０の蒸気が拡がるように飛翔し、その結果、大型基板に対して均一な膜厚分布の成膜を行うことが可能になる。

特に本実施の形態においては、収容凹部３３ａ（３４ａ）が円錐形状に形成されていることから、蒸発する蒸気は余弦則に従って放散するため、蒸発材料１０の減少に伴う収容凹部３３ａ（３４ａ）の壁部への付着の影響が軽微であり、また、取り外し可能なコーン型容器として短時間で原料の交換が可能な構成を採用することができるという効果がある。

また、本実施の形態においては、収容凹部３３ａ（３４ａ）の表面に当該蒸発材料１０の含浸を防止するための含浸防止膜３５又は含浸防止部材３６が設けられていることから、収容凹部３３ａ（３４ａ）の汚染が防止されその洗浄が不要になるとともに、蒸発材料１０を有効に利用することが可能になる。

特に、図２（ａ）（ｂ）に示すように、薄膜のコーティングにより形成された含浸防止膜３５を有する場合には、熱伝導性が大きいため、高周波加熱による昇温・冷却応答性が向上するという効果がある。

一方、図３（ａ）（ｂ）に示すように、蒸発用容器３３（３４）に対して着脱自在のカップ状の含浸防止部材３６を有する場合には、大気に曝すことなく蒸発材料１０の交換を容易に行うことが可能になる。

そして、このような有機材料用蒸発源３が真空槽２内に配置された有機蒸着装置１によれば、蒸着時における加熱温度及び蒸発速度の制御を正確且つ応答性良く行うとともに大型基板に対して均一な膜厚分布の成膜を行うことができる。

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、蒸発用容器の収容凹部を円錐形状に形成したが、本発明はこれに限られず、例えば角錐形状に形成することもできる。

さらに、上述の実施の形態においては、蒸発用容器をグラファイトを用いて構成したが、高周波誘導加熱が可能な金属を用いて構成することも可能である。

実施例として上記蒸発源と、比較例としてクヌーセンセルを用い、同一の条件で蒸着を行った。その結果を図４及び図５に示す。

図４及び図５から明らかなように、図４に示す実施例は、図５に示す比較例に比べて加熱温度及び蒸発速度の制御を正確且つ応答性良く行うことができ、その結果、約１／２の時間でプロセスを終了することができた。

本発明に係る有機蒸着装置の実施の形態の構成を示す断面図 （ａ）：同実施の形態の有機材料用蒸発源の外観を示す平面図 （ｂ）：図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図 （ａ）（ｂ）：同実施の形態における含浸防止部材の例を示すための蒸発源の断面図 実施例による結果を示すグラフ 比較例による結果を示すグラフ 従来の有機ＥＬ素子を作成するための有機蒸着装置の概略構成図

１…真空蒸着装置 ２…真空槽 ３…有機材料用蒸発源 ５…基板 １０…蒸発材料 ３１…ホスト蒸発源 ３２…ドーパント蒸発源 ３３、３４…蒸発用容器 ３３ａ、３４ａ…収容凹部 ３５…含浸防止膜 ３６…含浸防止部材 ５０…コイル（加熱部）

Claims (3)

1. 所定の有機系の蒸発材料を収容する収容凹部を有する蒸発用容器と、
   前記蒸発用容器を加熱するための高周波誘導コイルからなる加熱部とを備え、
   前記収容凹部は、円錐形状又は角錐形状に形成されており、
   前記収容凹部の表面に当該蒸発材料の含浸を防止するための含浸防止部材が設けられ、
   前記含浸防止部材は、前記蒸発用容器に対して着脱自在のカップ状で且つ前記蒸発用容器の収容凹部の形状に対応する形状に合わせて形成され、当該収容凹部に嵌合するように構成され、
   前記含浸防止部材の厚さが、５０〜２００μｍである有機材料用蒸発源。
2. 前記蒸発用容器がグラファイトからなる請求項１記載の有機材料用蒸発源。
3. 請求項１又は２のいずれか１項記載の有機材料用蒸発源が配置された真空槽を有する有機蒸着装置。

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