JP5384770B2 - 蒸着粒子射出装置および蒸着装置 - Google Patents

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Description

本発明は、蒸着粒子射出装置および該蒸着粒子射出装置を蒸着源として備えた蒸着装置に関するものである。
近年、様々な商品や分野でフラットパネルディスプレイが活用されており、フラットパネルディスプレイのさらなる大型化、高画質化、低消費電力化が求められている。
そのような状況下において、有機材料の電界発光(エレクトロルミネッセンス;以下、「EL」と記す)を利用した有機EL素子を備えた有機EL表示装置は、全固体型で、低電圧駆動、高速応答性、自発光性等の点で優れたフラットパネルディスプレイとして、高い注目を浴びている。
有機EL表示装置は、例えば、TFT(薄膜トランジスタ)が設けられたガラス基板等からなる基板上に、TFTに接続された有機EL素子が設けられた構成を有している。
有機EL素子は、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子であり、第1電極、有機EL層、および第2電極が、この順に積層された構造を有している。そのうち、第1電極はTFTと接続されている。
また、第1電極と第2電極との間には、上記有機EL層として、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロッキング層、発光層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層等を積層させた有機層が設けられている。
フルカラーの有機EL表示装置は、一般的に、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色の有機EL素子をサブ画素として基板上に配列形成してなり、TFTを用いて、これら有機EL素子を選択的に所望の輝度で発光させることにより画像表示を行っている。
このような有機EL表示装置の発光部における有機EL素子は、一般的に、有機膜の積層蒸着によって形成される。有機EL表示装置の製造においては、少なくとも各色に発光する有機発光材料からなる発光層が、発光素子である有機EL素子毎に所定のパターンで成膜される。
積層蒸着による所定のパターンの成膜には、例えば、シャドウマスクと称されるマスクを用いた蒸着法の他、インクジェット法、レーザ転写法等が適用可能である。そのうち、現在では、シャドウマスクと称されるマスクを用いた真空蒸着法を用いるのが最も一般的である。
シャドウマスクと称されるマスクを用いた真空蒸着法では、内部を減圧状態に保持することができる真空チャンバ内に、蒸着材料を蒸発あるいは昇華させる蒸着源を配置し、例えば高真空下で蒸着材料を加熱して蒸着材料を蒸発または昇華させる。
このような真空蒸着法では、蒸着源として、るつぼと称される加熱容器内に蒸着材料が収容された蒸着粒子射出装置が用いられる(例えば特許文献1)。
図15は、特許文献1に記載の蒸着装置に備えられた蒸着粒子射出装置を改めて模式的に示した図である。なお、図15は、特許文献1の図7を本発明の説明図である図1等に対比しやすいように記載した図である。
図15に示すように、蒸着粒子射出装置は、蒸着源として、蒸着粒子を射出するためノズルがライン状に複数設けられた蒸着粒子射出部と、当該蒸着粒子射出部に対して発生した蒸着粒子を供給する蒸着粒子発生部とを備えている。
上記蒸着粒子発生部は、蒸着材料をヒータにより加熱することで気体状の蒸着粒子を発生させるようになっている。
上記蒸着粒子発生部において発生した蒸着粒子は、蒸着粒子射出部の単部AからBに向かって導かれ、ノズルから外部に射出される。
このとき、所望の領域のみが開口している蒸着マスクの開口部(図示せず)を介して被成膜基板上に蒸着粒子を蒸着して堆積させることで、被成膜基板上の所望の領域に蒸着膜を形成することができる。
日本国公開特許公報「特開2010−13731号公報(2010年1月21日公開)」
ところで、上記蒸着粒子発生部において、蒸着材料の加熱は、特許文献1に記載のように、蒸着材料を収容したるつぼの外周を覆っているホルダの外周面に設けられたヒータによって行われる。ここでヒータから蒸着材料への熱の伝わり方について説明する。なお、説明の便宜上、本発明の説明図である図2を参照して説明する。
ホルダ111に収容されているるつぼ113内の蒸着材料114は、ホルダ111の外周に設けられたヒータ112によって加熱されるので、るつぼ113の内壁から蒸着材料114に熱が伝わる。るつぼ113の内壁に接していない蒸着材料114は、材料自身の熱伝導によって加熱される。
したがって、材料の昇温は材料の熱伝導率に依存し、一般に有機材料の熱伝導率が低いため、均一に温度上昇するのに時間を要する。一方、降温は、急激な冷却によって、るつぼ113を収容しているホルダ111が歪んだり、蒸着材料114の突沸が生じたりするのを防ぐため、徐冷する必要があった。
以上のことから、図15に示す蒸着粒子発生部における蒸着レートの時間プロファイルは、図16に示すグラフのようになる。
るつぼ113とホルダ111は、ヒータ112により容易に加熱されるが、蒸着材料114は内壁に接しているものだけが直接加熱され、接していない部分は材料自身の熱伝導で加熱される。また、るつぼ113やホルダ111からの熱放射でも加熱されるが、蒸着材料114全体を短い時間で加熱するのには十分でない。
したがって、従来の蒸着粒子射出装置では、図16に示すように、レート出し期間(昇温期間)の傾斜が緩やかであり、蒸着レートの安定期間(蒸着)に達するまでに時間がかかるので、蒸着レートの変更が迅速に行えない。
このため、蒸着レートの変更や蒸着材料の補充のための蒸着粒子発生部の駆動停止の際には、昇温や降温に長い時間を要し、その時間に放出された蒸着材料が無駄となっていた。したがって、蒸着材料の利用効率が低下するという問題が生じる。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、蒸着レートの変更や蒸着材料の補充のための蒸着粒子発生部の駆動停止を行ったとしても、目的とする蒸着レートに迅速に達することのできる蒸着粒子射出装置を提供することにある。
本発明に係る蒸着粒子射出装置は、上記課題を解決するために、蒸着材料を加熱して気体状の蒸着粒子を発生させる複数の蒸着粒子発生源と、上記複数の蒸着粒子発生源と接続され、上記各蒸着粒子発生源で発生させた蒸着粒子を外部に射出する射出口を有する射出用容器とを備え、上記各蒸着粒子発生源から上記射出用容器に流れる蒸着粒子の流量を蒸着粒子発生源の蒸着レートとしたとき、上記各蒸着粒子発生源のうち、少なくとも一つの蒸着粒子発生源において目的とする蒸着レートに達するまでの時間が、残りの他の蒸着粒子発生源において目的とする蒸着レートに達する時間よりも短いことを特徴としている。
上記構成のように、複数の蒸着粒子発生源のうち、少なくとも一つの蒸着粒子発生源において目的とする蒸着レートに達するまでの時間が、残りの他の蒸着粒子発生源において目的とする蒸着レートに達する時間よりも短い、そのため、蒸着レートの変更の際に、まず、目的とする蒸着レートに達する時間が短い蒸着粒子発生源により変更後の蒸着レートに達するので、蒸着レートを迅速に切り替えることができるという効果を奏する。
本発明に係る蒸着粒子射出装置によれば、蒸着材料を加熱して気体状の蒸着粒子を発生させる複数の蒸着粒子発生源と、上記複数の蒸着粒子発生源と接続され、上記各蒸着粒子発生源で発生させた蒸着粒子を外部に射出する射出口を有する射出用容器とを備え、上記各蒸着粒子発生源から上記射出用容器に流れる蒸着粒子の流量を蒸着粒子発生源の蒸着レートとしたとき、上記各蒸着粒子発生源のうち、少なくとも一つの蒸着粒子発生源において目的とする蒸着レートに達するまでの時間が、残りの他の蒸着粒子発生源において目的とする蒸着レートに達する時間よりも短いことで、蒸着レートの変更を迅速に行うことができるという効果を奏する。
本発明の一実施の形態に係る蒸着粒子射出装置を備えた蒸着装置全体の概略を示す図である。 図1に示す蒸着粒子射出装置を構成する蒸着粒子発生部の概略構成図である。 図1に示す蒸着粒子射出装置における蒸着制御を実行するための蒸着制御装置の概略ブロック図である。 図3に示す蒸着制御装置で実行される蒸着制御処理の流れを示すフローチャートである。 RGBフルカラー表示の有機EL表示装置の概略構成を示す断面図である。 有機EL表示装置におけるTFT基板の断面図である。 有機EL表示装置の製造工程を工程順に示すフローチャートである。 各蒸着粒子発生部における蒸着レートの時間プロファイルを示すグラフである。 (a)は、蒸着レートの変更時間の短縮を説明するためのグラフであり、(b)は、蒸着レートが安定するまでの時間短縮を説明するためのグラフである。 本発明の他の実施の形態に係る蒸着粒子射出装置を備えた蒸着装置全体の概略を示す図である。 図10に示す蒸着粒子射出装置における蒸着制御を実行するための蒸着制御装置の概略ブロック図である。 図11に示す蒸着制御装置で実行される蒸着制御処理の流れを示すフローチャートである。 図10に示す蒸着粒子射出装置における蒸着粒子発生部110a〜110dの蒸着レートの時間プロファイルを示すグラフである。 本発明のさらに他の実施の形態に係る蒸着粒子射出装置を備えた蒸着装置全体の概略を示す図である。 一般的な蒸着粒子発生部が一つだけで構成されている蒸着粒子射出装置を備えた蒸着装置全体の概略を示す図である。 蒸着粒子発生部における蒸着レートの時間プロファイルを示すグラフである。
〔実施の形態1〕
本発明の一実施の形態について説明すれば、以下の通りである。
<蒸着装置の全体構成>
図1は、本実施の形態に係る蒸着装置全体の概略を示す図である。
上記蒸着装置は、図1に示すように、真空チャンバ500内に、蒸着源として、蒸着粒子射出装置501が設けられた構成を有している。
蒸着粒子射出装置501は、2つの蒸着粒子発生部(蒸着粒子発生源)110,120と、複数の射出口171を有するノズル部(射出用容器)170とを備えている。
2つの蒸着粒子発生部110,120とノズル部170とは、配管(接続路)115,125,130により接続されている。
また、真空チャンバ500内の上方には、蒸着粒子射出装置501のノズル部170に対向して、蒸着マスク300および被成膜基板(被成膜物)200が配置されている。
真空チャンバ500には、蒸着時に該真空チャンバ500内を真空状態に保つために、該真空チャンバ500に設けられた図示しない排気口を介して真空チャンバ500内を真空排気する図示しない真空ポンプが設けられている。
蒸着粒子の平均自由行程は、1.0×10−3Paよりも高い真空度となることで、必要十分な値が得られる。一方、真空度が1.0×10−3Paよりも低いと、同平均自由行程が短くなるため、蒸着粒子が散乱されて、被成膜基板200への到達効率が低下したり、コリメート成分が少なくなったりする。
このため、真空チャンバ500は、真空ポンプによって、1.0×10−4Pa以上の真空到達率に設定されている。
上記構成の蒸着装置では、2つの蒸着粒子発生部110,120に設けられたヒータ(加熱部材)112,122により蒸着材料114,124を加熱して蒸発(蒸着材料が液体材料である場合)または昇華(蒸着材料が固体材料である場合)させることにより、気体状の蒸着粒子を発生させる。
蒸着粒子発生部110,120で発生させた蒸着粒子は、それぞれ、各蒸着粒子発生部110,120に接続された配管115,125,130を介してノズル部170に誘導され、混合された後、ライン状に配列した射出口171から、被成膜基板200に向けて外部に射出される。
蒸着粒子射出装置501から外部に射出された蒸着粒子は、蒸着マスク300を介して被成膜基板200に付着する。これにより、被成膜基板200の表面に蒸着膜が形成される。このとき、蒸着マスク300を介して被成膜基板200に蒸着粒子が付着することで、蒸着膜のパターンが形成される。
なお、本実施の形態では、蒸着マスク300が、被成膜基板200に対応した大きさ(例えば平面視同一サイズ)を有し、被成膜基板200の被成膜面201に、図示しない固定手段によって密着固定される場合を例に挙げて説明する。
しかしながら、本実施の形態はこれに限定されるものではない。蒸着マスク300は、被成膜基板200とは離間して設けられていてもよく、被成膜基板200における被成膜領域よりも小さいサイズを有していてもよい。
また、被成膜基板200に蒸着膜のベタパターンを形成する場合には、蒸着マスク300を省略することができる。
蒸着マスク300は、選択的に設けることができ、蒸着装置の付属部品として蒸着装置を構成する構成物の一つであってもよく、そうでなくても構わない。
本実施の形態では、例えば、蒸着粒子射出装置501を固定して、被成膜基板200と蒸着マスク300とを密着固定した状態で、被成膜基板200を紙面に垂直な方向(射出口171の並び方向と直交する方向)に移動(走査)させてスキャン蒸着を行う。あるいは、被成膜基板200を固定して、蒸着粒子射出装置501を射出口171の並び方向と直交する方向に移動させてスキャン蒸着を行う。
蒸着マスク300は、所望の位置・形状に開口部301(貫通穴)が形成されており、それを通過した蒸着粒子のみが被成膜基板200に到達し蒸着膜のパターンを形成する。画素ごとにパターンを形成する場合には、画素ごとに開口部301が開口したマスク(ファインマスク)を用い、表示領域全面に蒸着する場合には、表示領域全面が開口したマスク(オープンマスク)を用いる。画素ごとに形成する例としては、例えば発光層があり、表示領域全面に形成する例としては、正孔輸送層などがある。
上記蒸着粒子発生部110,120には、それぞれ発生した蒸着粒子を導出するための配管115、125が設けられている。これら配管115,125は、上記ノズル部170に接続された配管130に一体的に接続されている。これにより、蒸着粒子発生部110,120で発生した蒸着粒子は、配管115,125を通り、配管130で合流して、ノズル部170に導かれる。
上記配管115,125および130は、上記蒸着粒子発生部110,120と上記ノズル部170とを接続する接続路として機能している。
上記配管115には、蒸着粒子発生部110における蒸着流量(蒸着粒子の量)をモニタリングする個別レートモニタ140が設けられ、上記配管125には、蒸着粒子発生部120における蒸着流量(蒸着粒子の量)をモニタリングする個別レートモニタ150が設けられている。
ここで、上記蒸着粒子発生部110,120から上記ノズル部170に流れる蒸着粒子の流量を、蒸着粒子発生部110,120の蒸着レートとする。
上記個別レートモニタ140は、蒸着粒子発生部110の放出孔111a(図2)から放出された、配管115内を流れる蒸着粒子の量(蒸着流量)を、蒸着粒子発生部110の蒸着レートとして計測するようになっている。
上記個別レートモニタ150は、蒸着粒子発生部120の放出孔121a(図2)から放出された、配管125内を流れる蒸着粒子の量(蒸着流量)を、蒸着粒子発生部120の蒸着レートとして計測するようになっている。
さらに、上記蒸着装置は、総合的な蒸着流量(蒸着粒子の量)をモニタリングする総合レートモニタ160を有している。
上記総合レートモニタ160は、射出口171から射出された蒸着粒子が被成膜基板200に供給される量(蒸着流量)を、蒸着粒子射出装置501の蒸着レートとして計測するようになっている。
すなわち、上記個々の蒸着粒子発生部110,120から供給される蒸着流量は、個別に設けられた個別レートモニタ140,150にてリアルタイムに計測されている。同時に、総合的な蒸着流量(基板に成膜される量に相当)も総合レートモニタ160にて計測されている。各レートモニタの計測値に応じて、各蒸着粒子発生部110,120の加熱量が個別にコントロールされる。この制御の詳細については後述する。
続いて、上記蒸着粒子発生部110,120の構成について以下に説明する。
<蒸着粒子発生部の説明>
図2は、蒸着粒子発生部110,120の全体構成の概略を示す図である。
蒸着粒子発生部110は、図2に示すように、ホルダ111と、当該ホルダ111の外周面に設けられたヒータ112と、ホルダ111内に設けられ、蒸着材料114を収容したるつぼ113とを備えた構造となっている。
<ホルダ111の構成>
筐体であるホルダ111は、その内部に、るつぼ113を収容して保持する。
ホルダ111は、例えば円筒状または角筒状に形成されている。ホルダ111の天壁には、気体化された蒸着材料を外部に射出させる放出孔111aが設けられている。
<ヒータ112の構成>
また、ホルダ111の周囲には、ヒータ112が設けられている。
上記ヒータ112は、ホルダ111の外周面にニクロム線などの高抵抗配線を巻き付けて構成され、当該ホルダ111を外周面側から加熱するようになっている。
なお、ヒータ112以外の加熱手段としては、電磁誘導等を使用することも可能である。
<るつぼ113の構成>
るつぼ113は、内部に蒸着材料を収容(貯留)して加熱する加熱容器である。るつぼ113には、例えば、黒鉛、PBN(Pyrolytic Boron Nitride)、金属等からなる、従
来蒸着源に使用されている常用のるつぼを用いることができる。
なお、ホルダ111およびるつぼ113は、熱伝導度の良い物質で形成されていることが、ホルダ111の外部に設けられたヒータ112からの熱を効率良く熱伝導させることができることから好ましい。
ヒータ112でホルダ111を介してるつぼ113を加熱することにより、るつぼ113内の蒸着材料114が蒸発または昇華して気体(蒸着粒子)になる。
すなわち、るつぼ113は、気体状の蒸着粒子を発生させる蒸着粒子発生部として用いられる。
るつぼ113は、ホルダ111の底部に設けられており、るつぼ113の上面は開口されている。
気体化した蒸着材料は、ホルダ111の放出孔111aから、配管115を通り、さらに配管130を通り、ノズル部170に送られ、ノズル部170に設けられた射出口171から被成膜基板200に向かって射出される。
また、蒸着粒子発生部120は、図2に示すように、ホルダ121と、当該ホルダ121の外周面に設けられたヒータ122と、ホルダ121内に設けられ、蒸着材料124を収容したるつぼ123とを備えた構造となっている。
上記ヒータ122は、ホルダ121の外周面にニクロム線などの高抵抗配線を巻き付けて構成され、当該ホルダ121を外周面側から加熱するようになっている。
上記るつぼ123に収容された蒸着材料124は、ホルダ121の外周面に設けられたヒータ122により加熱されることになる。
上記ホルダ121の上部には、蒸着材料124が加熱されることにより生じる蒸着粒子を射出するための放出孔121aが形成されている。この放出孔121aには、蒸着粒子を射出口171側に導くための配管125が形成されている。
上記配管115と配管125は、上述したように、配管130に接続されている。これにより、蒸着粒子発生部110、蒸着粒子発生部120のそれぞれから発生した蒸着粒子は、配管115,配管125を流れ、配管130において合流して、ノズル部170に導かれる。
このように、蒸着粒子発生部110,120の基本的な構成は同じである。しかしながら、蒸着粒子発生部110,120とでは、蒸着材料の収容量が異なる。すなわち、蒸着粒子発生部120の蒸着材料124の収容量は、蒸着粒子発生部110の蒸着材料114の収容量よりも小さくなっている。このように、蒸着材料の収容量が小さければ、蒸着材料全体に熱が伝わりやすいので、所望とする蒸着レートに到達させやすい。つまり、蒸着材料の収容量が小さいほど、所望とする蒸着レートに達するまでの時間を短くできる。
このように、蒸着材料の収容量の違いによる、所望とする蒸着レートに達するまでの時間の違いを利用することで、蒸着レートの変更に対して迅速に対応させることを可能としている。
以下に、本実施の形態に係る蒸着装置における蒸着制御を実施するための、制御ブロック図および制御処理の流れについて説明する。
<蒸着制御用ブロック図>
図3は、蒸着制御を実行するための蒸着粒子射出装置501における制御ブロック図である。
蒸着粒子射出装置501は、図3に示すように、蒸着制御における制御部として、メイン制御を行う蒸着レート制御部100と、蒸着粒子発生部110のヒータ112に対する駆動電流の供給を制御するヒータ制御部101と、蒸着粒子発生部120のヒータ122に対する駆動電流の供給を制御するヒータ制御部102とを有している。
上記蒸着レート制御部100は、蒸着粒子発生部110における蒸着レートをモニタリングしている個別レートモニタ140からのデータ(モニタ結果)、蒸着粒子発生部120における蒸着レートをモニタリングしている個別レートモニタ150からのデータ(モニタ結果)、蒸着装置全体での蒸着レートをモニタリングしている総合レートモニタ160からのデータ(モニタ結果)、蒸着粒子発生部110、蒸着粒子発生部120における蒸着材料の残量を検知する蒸着材料残量検知部103からのデータ(検知結果)、操作部104から入力されたデータ(設定された蒸着レート)が入力され、これら入力されたデータに基づいて、ヒータ制御部101およびヒータ制御部102に対する制御指示信号を出力するようになっている。
上記個別レートモニタ140からのデータ(モニタ結果)は、例えば、蒸着粒子発生部110における蒸着流量を計測して得られた値であり、上記蒸着レート制御部100は、上記個別レートモニタ140からのデータと、操作部104からのデータ(設定された蒸着レート)とを比較して、蒸着粒子発生部110における蒸着レートが所望する蒸着レート(設定された蒸着レート)に達しているか否かを判断する。
同様に、上記個別レートモニタ150からのデータ(モニタ結果)は、例えば、蒸着粒子発生部120における蒸着流量を計測して得られた値であり、上記蒸着レート制御部100は、上記個別レートモニタ150からのデータと、操作部104からのデータ(設定された蒸着レート)とを比較して、蒸着粒子発生部120における蒸着レートが所望する蒸着レート(設定された蒸着レート)に達しているか否かを判断する。
さらに、上記総合レートモニタ160からのデータ(モニタ結果)は、蒸着粒子射出装置501全体における蒸着流量を計測して得られた値とすると、上記蒸着レート制御部100は、上記計測して得られた値と、操作部104からのデータ(設定された蒸着レート)とを比較して、計測した値が所望する蒸着レート(設定された蒸着レート)に達しているか否かを判断する。
また、蒸着レート制御部100は、蒸着材料残量検知部103からの検知結果に応じて、蒸着粒子発生部110または蒸着粒子発生部120の駆動(蒸着粒子の発生)を停止させるか否かを判断する。
続いて、上記蒸着レート制御部100における蒸着制御処理の流れについて以下に説明する。
<蒸着制御処理フローチャート>
図4は、蒸着レート制御部100における蒸着制御処理の流れを示すフローチャートである。
まず、蒸着粒子射出装置501の蒸着レートを設定する(S1)。ここでは、蒸着レート制御部100は、操作部104からの蒸着レートの設定情報を受け付けることで、蒸着レートを設定する。
次に、ヒータ112、ヒータ122を駆動する(S2)。ここでは、蒸着レート制御部100は、設定した蒸着レートとなるように、ヒータ制御部101、ヒータ制御部102に対して、蒸着粒子発生部110のヒータ112および蒸着粒子発生部120のヒータ122を駆動させるための駆動信号を送る。駆動信号が送られたヒータ制御部101およびヒータ制御部102は、それぞれヒータ112および122に対して駆動電流を供給するように制御し、ヒータ112および122を駆動させる。
続いて、蒸着粒子発生部120および110の蒸着材料の残量が所定量X12およびX11以下であるか否かを判断する(S3およびS5)。ここでは、蒸着レート制御部100は、蒸着材料残量検知部103からの検知結果を確認して、蒸着粒子発生部120および110における蒸着材料の残量が所定量X12およびX11であるか否かを判断する。
S3において、蒸着粒子発生部120の蒸着材料の残量が所定量X12以下の場合、ヒータ制御部102はヒータ122を停止させる(S4)。
一方、S5において、蒸着粒子発生部110の蒸着材料の残量が所定量X11以下の場合、ヒータ制御部101はヒータ112を停止させると共に、ヒータ制御部102もヒータ122を停止させ、蒸着処理を終了する(S11およびS12)。ここでは、蒸着レート制御部100は、操作部104から受け付けた蒸着処理停止を示す信号から、ヒータ制御部101、102に対してヒータ112および122に供給する電流を停止するための指示信号を送る。これにより、蒸着粒子発生部110および120の駆動は、停止する。
この所定量X12、X11は、蒸着粒子発生部120、蒸着粒子発生部110による蒸着レートの制御が不可能となる量であり、また所定量X12、X11は蒸着が継続できない量となる。蒸着材料がこれらの所定量X12、X11以下となった場合、蒸着粒子発生部120および110のるつぼ123および113が空焚き状態となり、故障の原因となり得る。
したがって、蒸着粒子発生部120および110の蒸着材料の残量が所定量X12およびX11以下でなければ、S6に移行して、蒸着装置における蒸着レートがS1において設定した蒸着レートに達しているか否かを判断する。すなわち、S6では、蒸着レート制御部100は、総合レートモニタ160のデータ(モニタ結果)から、設定した蒸着レートに達しているか否かを判断している。
S6において、蒸着レート制御部100は、設定した蒸着レートに達していないと判断すれば、再度、S3およびS4に移行して、蒸着粒子発生部120および110における蒸着粒子の残量が所定量X12およびX11であるか否かを判断する。
一方、S6において、蒸着レート制御部100が、設定した蒸着レートに達していると判断すれば、S7に移行して、蒸着粒子発生部120からの蒸着粒子があるかどうかを判断する。すなわち、S7では、蒸着レート制御部100は、個別レートモニタ150のデータ(モニタ結果)から、蒸着粒子発生部120からの蒸着粒子の寄与を判断している。個別レートモニタ150での蒸着レートが0であれば、ヒータ制御部102はヒータ122を停止させる(S8)。この時、蒸着粒子発生部120と110のうち、蒸着粒子発生部120の駆動が停止し、蒸着粒子発生部110のみの駆動に切り替わっている。一方、S7において、個別レートモニタ150での蒸着レートが0でなければ、S9に移行する。
S9では、蒸着レート制御部100は、蒸着レートが変更されたか否かを判断する。つまり、蒸着レート制御部100は、蒸着粒子発生部120ないし110による蒸着処理が安定して行われている状態で、蒸着レートの変更があるか否かをモニタリングしている。
そして、蒸着レート制御部100は、S9において、蒸着レートの変更があるか否かをモニタリング中に、蒸着レートの変更が指示されたことを示す信号を受け付けた場合、S1に移行して、変更後の蒸着レートに設定し、S2〜S9までの処理を行う。
一方、蒸着レート制御部100は、S9において、蒸着レートの変更がなければ、S10に移行し、蒸着処理停止の指示を受け付けたか否かを判断する(S10)。
S10において、蒸着処理停止の指示を受けていないと判断すれば、再度、S7に移行し、個別レートモニタ150の蒸着レートの判断を行う。
一方、S10において、蒸着処理停止の指示を受け付けていたら、ヒータ112および122を停止させ(S11およびS12)、蒸着処理を終了する。ここでは、蒸着レート制御部100は、操作部104から受け付けた蒸着処理停止を示す信号から、ヒータ制御部101、102に対してヒータ112および122に供給する電流を停止するための指示信号を送る。これにより、蒸着粒子発生部110および120の駆動は、停止する。
ここで、上記蒸着装置を用いて製造される有機EL表示装置とその製造方法について説明する。
<有機EL表示装置の全体構成>
上記有機EL表示装置の全体構成について以下に説明する。
図5は、RGBフルカラー表示の有機EL表示装置1の概略構成を示す断面図である。
図5に示すように、本実施の形態で製造される有機EL表示装置1は、TFT12(図6参照)が設けられたTFT基板10上に、TFT12に接続された有機EL素子20、接着層30、封止基板40が、この順に設けられた構成を有している。
図5に示すように、有機EL素子20は、該有機EL素子20が積層されたTFT基板10を、接着層30を用いて封止基板40と貼り合わせることで、これら一対の基板(TFT基板10、封止基板40)間に封入されている。
上記有機EL表示装置1は、このように有機EL素子20がTFT基板10と封止基板40との間に封入されていることで、有機EL素子20への酸素や水分の外部からの浸入が防止されている。
次に、上記有機EL表示装置1におけるTFT基板10および有機EL素子20の構成について詳述する。
<TFT基板10の構成>
図6は、有機EL表示装置1の表示部を構成する有機EL素子20の概略構成を示す断面図である。
図6に示すように、TFT基板10は、ガラス基板等の透明な絶縁基板11上に、TFT12(スイッチング素子)および配線14、層間絶縁膜13、エッジカバー15等が形成された構成を有している。
有機EL表示装置1は、フルカラーのアクティブマトリクス型の有機EL表示装置であり、絶縁基板11上には、配線14で囲まれた領域に、それぞれ、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色の有機EL素子20からなる各色の画素2R・2G・2Bが、マトリクス状に配列されている。
TFT12は、それぞれ、各画素2R・2G・2Bに対応して設けられている。なお、TFTの構成は従来よく知られている。したがって、TFT12における各層の図示並びに説明は省略する。
層間絶縁膜13は、各TFT12および配線14を覆うように、上記絶縁基板11上に、上記絶縁基板11の全領域に渡って積層されている。
層間絶縁膜13上には、有機EL素子20における第1電極21が形成されている。
また、層間絶縁膜13には、有機EL素子20における第1電極21をTFT12に電気的に接続するためのコンタクトホール13aが設けられている。これにより、TFT12は、上記コンタクトホール13aを介して、有機EL素子20に電気的に接続されている。
エッジカバー15は、第1電極21の端部で有機EL層が薄くなったり電界集中が起こったりすることで、有機EL素子20における第1電極21と第2電極26とが短絡することを防止するための絶縁層である。
エッジカバー15は、層間絶縁膜13上に、第1電極21の端部を覆うように形成されている。
第1電極21は、図6に示すように、エッジカバー15のない部分で露出している。この露出部分が各画素2R・2G・2Bの発光部となる。
言い換えれば、各画素2R・2G・2Bは、絶縁性を有するエッジカバー15によって仕切られている。エッジカバー15は、素子分離膜としても機能する。
<TFT基板10の製造方法>
絶縁基板11としては、例えば、無アルカリガラスやプラスチック等を用いることができる。本実施の形態においては、板厚0.7mmの無アルカリガラスを使用した。
層間絶縁膜13およびエッジカバー15としては、既知の感光性樹脂を用いることができる。上記感光性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂やポリイミド樹脂等が挙げられる。
また、TFT12は既知の方法にて作製される。なお、本実施の形態においては、上記したように、TFT12を各画素2R・2G・2Bに形成したアクティブマトリクス型の有機EL表示装置1を例に挙げている。
しかしながら、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、TFTが形成されていないパッシブマトリクス型の有機EL表示装置の製造についても、本発明を適用することができる。
<有機EL素子20の構成>
有機EL素子20は、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子であり、第1電極21、有機EL層、第2電極26が、この順に積層されている。
第1電極21は、上記有機EL層に正孔を注入(供給)する機能を有する層である。第1電極21は、前記したようにコンタクトホール13aを介してTFT12と接続されている。
第1電極21と第2電極26との間には、図6に示すように、有機EL層として、第1電極21側から、例えば、正孔注入層兼正孔輸送層22、発光層23R・23G・23B、電子輸送層24、および電子注入層25が、この順に形成された構成を有している。
なお、図示してないが、必要に応じて正孔、電子といったキャリアの流れをせき止めるキャリアブロッキング層が挿入されていてもよい。また、一つの層が複数の機能を有していてもよく、例えば、正孔注入層と正孔輸送層とを兼ねた一つの層を形成してもよい。
なお、上記積層順は、第1電極21を陽極とし、第2電極26を陰極としたものである。第1電極21を陰極とし、第2電極26を陽極とする場合には、有機EL層の積層順は反転する。
正孔注入層は、第1電極121から有機EL層への正孔注入効率を高める機能を有する層である。また、正孔輸送層は、発光層23R・23G・23Bへの正孔輸送効率を高める機能を有する層である。正孔注入層兼正孔輸送層22は、第1電極21およびエッジカバー15を覆うように、上記TFT基板10における表示領域全面に一様に形成されている。
なお、本実施の形態では、上記したように、正孔注入層および正孔輸送層として、正孔注入層と正孔輸送層とが一体化された正孔注入層兼正孔輸送層22を設けている。しかしながら、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、正孔注入層と正孔輸送層とは互いに独立した層として形成されていてもよい。
正孔注入層兼正孔輸送層22上には、発光層23R・23G・23Bが、それぞれ、画素2R・2G・2Bに対応して形成されている。
発光層23R・23G・23Bは、第1電極21側から注入された正孔と第2電極26側から注入された電子とを再結合させて光を出射する機能を有する層である。発光層23R・23G・23Bは、それぞれ、低分子蛍光色素、金属錯体等の、発光効率が高い材料で形成されている。
電子輸送層24は、発光層への電子輸送効率を高める機能を有する層である。また、電子注入層25は、第2電極26から有機EL層への電子注入効率を高める機能を有する層である。
電子輸送層24は、発光層23R・23G・23Bおよび正孔注入層兼正孔輸送層22を覆うように、これら発光層23R・23G・23Bおよび正孔注入層兼正孔輸送層22上に、上記TFT基板10における表示領域全面に渡って一様に形成されている。
また、電子注入層25は、電子輸送層24を覆うように、電子輸送層24上に、上記TFT基板10における表示領域全面に渡って一様に形成されている。
なお、電子輸送層24と電子注入層25とは、上記したように互いに独立した層として形成されていてもよく、互いに一体化して設けられていてもよい。すなわち、有機EL表示装置1は、電子輸送層24および電子注入層25に代えて、電子輸送層兼電子注入層を備えていてもよい。
第2電極26は、上記のような有機層で構成される有機EL層に電子を注入する機能を有する層である。第2電極26は、電子注入層25を覆うように、電子注入層25上に、上記TFT基板10における表示領域全面に渡って一様に形成されている。
なお、発光層23R・23G・23B以外の有機層は有機EL層として必須の層ではなく、要求される有機EL素子20の特性に応じて適宜形成すればよい。
また、正孔注入層兼正孔輸送層22および電子輸送層兼電子注入層のように、一つの層は、複数の機能を有していてもよい。
また、有機EL層には、必要に応じ、キャリアブロッキング層を追加することもできる。例えば、発光層23R・23G・23Bと電子輸送層24との間にキャリアブロッキング層として正孔ブロッキング層を追加することで、正孔が電子輸送層24に抜けるのを阻止し、発光効率を向上することができる。
上記構成において、第1電極21(陽極)、第2電極26(陰極)、および発光層23R・23G・23B以外の層は、適宜挿入すればよい。
<有機EL素子20の製造方法>
第1電極21は、電極材料をスパッタ法等で形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチングにより、個々の画素2R・2G・2Bに対応してパターン形成されている。
第1電極21としては、様々な導電性材料を用いることができるが、絶縁基板11側に光を放射するボトムエミッション型の有機EL素子の場合、透明または半透明の必要がある。
一方、基板とは反対側から光を放射するトップエミッション型有機EL素子の場合には、第2電極26が透明または半透明の必要がある。
これら第1電極21および第2電極26に用いられる導電膜材料としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)、IZO(Indium Zinc Oxide:インジ
ウム亜鉛酸化物)、ガリウム添加酸化亜鉛(GZO)等の透明導電材料、金(Au)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)等の金属材料を用いることができる。
また、上記第1電極21および第2電極26の積層方法としては、スパッタ法、真空蒸着法、CVD(chemical vapor deposition、化学蒸着)法、プラズマCVD法、印刷法
等を用いることができる。例えば、上記第1電極21の積層に、後述する本実施の形態に係る蒸着装置を用いてもよい。
有機EL層の材料としては、既知の材料を用いることができる。なお、発光層23R・23G・23Bには、それぞれ、単一の材料を用いてもよく、ある材料をホスト材料とし、他の材料をゲスト材料またはドーパントとして混ぜ込んだ混合材料を用いてもよい。
正孔注入層、正孔輸送層、あるいは正孔注入層兼正孔輸送層22の材料としては、例えば、アントラセン、アザトリフェニレン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、トリフェニレン、ベンジン、スチリルアミン、トリフェニルアミン、ポルフィリン、トリアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、オキザゾール、ポリアリールアルカン、フェニレンジアミン、アリールアミン、およびこれらの誘導体、チオフェン系化合物、ポリシラン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、アニリン系化合物等の鎖状式あるいは環式共役系のモノマー、オリゴマー、またはポリマー等が挙げられる。
発光層23R・23G・23Bの材料としては、低分子蛍光色素、金属錯体等の発光効率が高い材料が用いられる。例えば、アントラセン、ナフタレン、インデン、フェナントレン、ピレン、ナフタセン、トリフェニレン、ペリレン、ピセン、フルオランテン、アセフェナントリレン、ペンタフェン、ペンタセン、コロネン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、およびこれらの誘導体、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体、ビス(ベンゾキノリノラト)ベリリウム錯体、トリ(ジベンゾイルメチル)フェナントロリンユーロピウム錯体、ジトルイルビニルビフェニル、ヒドロキシフェニルオキサゾール、ヒドロキシフェニルチアゾール、等が挙げられる。
電子輸送層24、電子注入層25、あるいは電子輸送層兼電子注入層の材料としては、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェニルキノキサリン誘導体、シロール誘導体等が挙げられる。
<真空蒸着法を用いた成膜パターンの形成方法>
ここで、真空蒸着法を用いた成膜パターンの形成方法について、主に図7を用いて以下に説明する。
なお、以下の説明では、被成膜基板(被成膜物)としてTFT基板10を使用するとともに、蒸着材料として有機発光材料を使用し、第1電極21が形成された被成膜基板上に、真空蒸着法を用いて、蒸着膜として有機EL層を形成する場合を例に挙げて説明する。
フルカラーの有機EL表示装置1では、前記したように、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色の発光層23R・23G・23Bを備えた有機EL素子20からなる各色の画素2R・2G・2Bが、マトリクス状に配列されている。
なお、勿論、赤(R)、緑(G)、青(B)の発光層23R・23G・23Bに代えて、例えば、シアン(C)、マゼンタ(M)、黄(Y)からなる各色の発光層を有していてもよく、赤(R)、緑(G)、青(B)、黄(Y)からなる各色の発光層を有していてもよい。
このような有機EL表示装置1では、TFT12を用いて、これら有機EL素子20を選択的に所望の輝度で発光させることによりカラー画像表示を行う。
このため、有機EL表示装置1を製造するためには、各色に発光する有機発光材料からなる発光層を、被成膜基板上に、有機EL素子20毎に所定のパターンで成膜する必要がある。
前記したように、蒸着マスク300には、所望の位置・形状に開口部301が形成されている。図1に示すように、蒸着マスク300は、被成膜基板200の被成膜面201に密着固定されている。
また、蒸着マスク300を挟んで被成膜基板200と反対側には、被成膜基板200の被成膜面201に対向するように、蒸着源として蒸着粒子射出装置501が配置されている。
有機EL表示装置1を製造する場合、有機発光材料は、高真空下で加熱して蒸着または昇華させて気体にすることで、気体状の蒸着粒子としてノズル部170の射出口171から射出される。
蒸着粒子としてノズル部170の射出口171から射出された蒸着材料は、蒸着マスク300に設けられた開口部301を通して被成膜基板200に蒸着される。
これにより、蒸着マスク300の開口部301に対応する、被成膜基板200の所望の位置にのみ、所望の成膜パターンを有する有機膜が、蒸着膜として蒸着形成される。なお、蒸着は、発光層の色毎に行われる(これを「塗り分け蒸着」と言う)。
例えば、図6における正孔注入層兼正孔輸送層22の場合、表示部全面に成膜を行うため、表示部全面および成膜が必要な領域のみ開口しているオープンマスクを蒸着マスク300として用いて、成膜を行う。
なお、電子輸送層24や電子注入層25、第2電極26についても、同様である。
一方、図6において、赤色を表示する画素の発光層23Rの成膜を行う場合、赤色の発光材料を蒸着させる領域のみが開口したファインマスクを蒸着マスク300として用いて、成膜を行う。
<有機EL表示装置1の製造工程の流れ>
図7は、有機EL表示装置1の製造工程を工程順に示すフローチャートである。
まず、TFT基板10を作製し、この作製したTFT基板10上に、第1電極21を形成する(S101)。なお、TFT基板10は、公知の技術を用いて作製することができる。
次に、この第1電極21が形成されたTFT基板10上に、オープンマスクを蒸着マスク300として用いて、正孔注入層および正孔輸送層を、真空蒸着法により、画素領域全面に形成する(S102)。なお、正孔注入層および正孔輸送層としては、前記したように、正孔注入層兼正孔輸送層22とすることができる。
次いで、ファインマスクを蒸着マスク300として用いて、発光層23R・23G・23Bを、真空蒸着法により塗り分け蒸着する(S103)。これにより、各画素2R・2G・2Bに応じたパターン膜を形成する。
その後、発光層23R・23G・23Bが形成されたTFT基板10上に、オープンマスクを蒸着マスク300として用いて、電子輸送層24、電子注入層25、第2電極26を、順に、真空蒸着法により、画素領域全面に形成する(S104〜S106)。
以上のように、蒸着が完了した基板に対して、有機EL素子20が大気中の水分や酸素にて劣化しないように、有機EL素子20の領域(表示部)の封止を行う(S107)。
封止は、水分や酸素の透過し難い膜をCVD法等で形成する方法、ガラス基板等を接着剤等により貼り合わせる方法等がある。
以上のような工程により、有機EL表示装置1が作製される。有機EL表示装置1は、外部に形成された駆動回路から、個々の画素にある有機EL素子20に電流を流し発光させることで、所望の表示を行うことができる。
以下に、本実施の形態に係る蒸着装置による作用・効果について説明する。
<作用・効果について>
一般的に、蒸着材料を蒸発させて蒸着粒子として、被成膜基板上に蒸着膜を安定して形成する速度(蒸着レート)に達するまでの時間は、蒸着材料の収容量に比例して長くなる。これは、蒸着材料の収容量が多いと、蒸着材料全体に熱が伝わるのに時間がかかり、蒸着材料を蒸発させて蒸着粒子を安定した射出できるまでに時間を要するからである。
そこで、蒸着材料の収容量が、蒸着粒子発生部110よりも小さい蒸着粒子発生部120を用いることで、収容された蒸着材料全体に熱が伝わる時間を、蒸着粒子発生部110よりも短くできる。
これにより、蒸着開始から設定した蒸着レートに達成するまでの時間を短縮することができる。
このことは、図8に示すグラフからも明らかである。
図8は、各蒸着粒子発生部における蒸着レートの時間プロファイルを示すグラフである。図8において、Aは蒸着粒子発生部110、aは蒸着粒子発生部120を示す。
図8に示すグラフから、あるレートまで達して安定化するまでの時間は蒸着粒子発生部120のほうが蒸着粒子発生部110よりも早いことが判る。なお、図8では、説明の便宜上、蒸着粒子発生部120の蒸着レートのほうが低く記載しているが、到達し得る蒸着レートは蒸着粒子発生部110と同じである。
ここで、蒸着レートの上昇速度を加速させ、到達時間を短縮させるために、加熱量(ヒータの昇温速度)を急激に上げることが考えられるが、加熱量が高いと、蒸着粒子発生部内のるつぼ内壁付近の蒸着材料が過度に加熱され、蒸着材料が劣化したり、蒸着材料の突沸(塊のまま、射出口から飛び出す)が生じたり、蒸着源構成部材の歪みや損傷を発生させるという問題が生じるため、上記加熱量には上限が存在する。
したがって、本実施の形態に係る蒸着装置のように、複数の蒸着粒子発生部を備え、少なくとも一つの蒸着粒子発生部の蒸着材料収容量が、残りの他の蒸着粒子発生部の蒸着材料収容量よりも小さくなるようにすることで、加熱量の上限問題を生じさせずに、蒸着レートの上昇速度を加速させ、到達時間を短縮させることができる。
このことを利用すれば、以下に示すように、蒸着レートの変更時間の短縮と、蒸着レートが安定するまでの時間の短縮とが可能となる。
<蒸着レートの変更時間の短縮効果>
図9の(a)は、蒸着レートの変更時間の短縮を説明するためのグラフであり、図9の(b)は、蒸着レートが安定するまでの時間短縮を説明するためのグラフである。
まず、図9の(a)を参照しながら、蒸着レートの変更時間の短縮について説明する。
ここで、蒸着レートを変更する場合とは、例えば、成膜する有機EL表示装置の機種が変わり、処理タクトの関係上、蒸着レートを変更する必要がある場合や、一つの層を単独材料で蒸着し、別の層において他材料との共蒸着を形成したい時に、他材料との混合比を調整する必要がある場合などが想定できる。
このような場合、初期の蒸着は蒸着粒子発生部110(蒸着粒子発生部A)を用いて行っておき、蒸着レートの上昇分を蒸着粒子発生部120(蒸着粒子発生部a)にて賄う。蒸着粒子発生部aは、蒸着レートの上昇が早いため、蒸着粒子発生部Aのみで蒸着レートを上げるよりも、早く所望の蒸着レートに達する。
このようにすれば、初期の蒸着レートから、蒸着レートを上昇させる場合でも、迅速に蒸着レートを安定させることができる。
ところで、通常、蒸着レートを安定させるまでの期間は、被成膜基板への成膜を行えないため、その時間分は蒸着材料のロスとなる。つまり、メインの蒸着粒子発生部Aである蒸着粒子発生部110だけで蒸着レートを変更させる場合には、蒸着レートを安定させるまでの期間は、被成膜基板への成膜を行えないため、その時間分は蒸着材料のロスとなる。
しかしながら、本実施例の構造を用いれば、メインの蒸着粒子発生部Aである蒸着粒子発生部110よりも蒸着材料の収容量の小さいサブの蒸着粒子発生部aである蒸着粒子発生部120を設けることで、蒸着粒子発生部110が無駄にしていた蒸着材料も利用することが可能となり、蒸着材料のロスを低減し、材料の利用効率を向上できる。
逆に、蒸着レートを下げたい場合も同様である。初期の蒸着を両方の蒸着粒子発生部にて行っておき、下げたいタイミングで蒸着粒子発生部aの加熱を止めればよい。
しかも、蒸着粒子発生部120において目的とする蒸着レートに達するまでの時間が、蒸着粒子発生部110において目的とする蒸着レートに達する時間よりも短いので、蒸着レートの変更を迅速に行うことができる。
なお、図1に二点鎖線で示すように、各蒸着粒子発生部からの蒸着粒子の供給をON/OFFするシャッタ131やバルブ(開閉部材)117,127を設けることもできる。この場合、蒸着レートを瞬間的に切り替えることができる。
すなわち、各供給源による蒸着レートを各RA、Raとすると、蒸着レートはバルブ117,127により、(1)RA、(2)RA+Ra、(3)Raに変更し得る。但し、切り替え前までに各蒸着粒子発生部の蒸着レートを安定化しておく必要がある。従来のように蒸着粒子発生部が一つであれば、瞬間的な蒸着レートの切り替えは不可能である。
また、上記シャッタ131は、図1に二点鎖線で示すように、蒸着マスク300とノズル部170との間に設けられている。このシャッタ131は、ノズル部170から射出された蒸着粒子の蒸着マスク300への到達を制御するために、被成膜基板200に向けて蒸着粒子を放射させるか否かを決定するために用いられる。
すなわち、シャッタ131は、蒸着レートを安定化させる時や、蒸着が不要な時に蒸着粒子が真空チャンバ500内に射出されるのを防止する。
シャッタ131は、シャッタ作動ユニット(図示せず)により、例えば、蒸着マスク300とノズル部170との間に進退可能(挿入可能)に設けられている。これにより、例えば、被成膜基板200と蒸着マスク300とのアライメントを行っている最中に、被成膜基板200に蒸着粒子が到達しないように、蒸着粒子の射出経路を妨げる。
なお、シャッタ131は、被成膜基板200への成膜時以外は、ノズル部170における蒸着粒子(蒸着材料)の射出口171を覆っている。
蒸着粒子発生部aは蒸着材料の収容量が少ないが、総合的な蒸着レートに対する蒸着粒子発生部aの寄与量を減らす(蒸着粒子発生部aから放出される蒸着流量の割合を小さくしておく)ことで、蒸着粒子発生部Aと同等の長時間蒸着が可能である。
従来のような蒸着粒子発生部が単一の場合、蒸着レートを上げるためには、るつぼ温度をより上げる必要がある。それにより、蒸着材料の熱による損傷が増大してしまう。しかし、本実施の形態に係る構造の蒸着装置を用いれば、るつぼ温度をそれほど上げなくてよいので、材料劣化を低減することができる。
<蒸着レートが安定するまでの時間の短縮効果>
次に、図9の(b)を参照しながら、蒸着レートが安定するまでの時間の短縮について説明する。
ここでは、蒸着粒子発生部Aの蒸着レートの上昇は遅いため、安定するまでの期間に放出された蒸着材料はロスとなる。それを低減するために、蒸着粒子発生部aを併用する。蒸着粒子発生部aは蒸着レートの上昇が早いため、最初は蒸着粒子発生部aから放出された蒸着流をメインとし、すばやく所望の蒸着レートに到達させる。
その後、蒸着粒子発生部Aからの蒸着流量が増加するにしたがって、蒸着粒子発生部aからの蒸着流量を下げていく。総合的には常に蒸着レートが一定になるように制御する。これらの制御は、上述したように、個別および総合レートモニタの計測値とヒータを用いて精密に制御される。
上記のような方法を用いれば、蒸着レートをすばやく安定化させることができ、材料利用効率を向上することができる。また、蒸着粒子発生部aは、蒸着粒子発生部Aによる蒸着レートが所望の値に達するまで用いるだけであるので、蒸着材料の収容量が少なくても、長時間蒸着が可能となる。
上記の方法は、蒸着粒子発生部Aの蒸着レートを下げる際にも同様に利用できる。すなわち、材料の補給などで蒸着粒子発生部Aを停止する必要が生じた場合、加熱を切ることで蒸着粒子発生部Aからの蒸着流量は徐々に低下していくが、低下した分を蒸着粒子発生部aからの蒸着流量で補うことで、蒸着粒子発生部Aの停止への移行中でも所望の蒸着レートを得ることができる。同時に、蒸着レートが下降中の蒸着粒子発生部Aの蒸着流を活用することができ、材料利用効率を向上することができる。
さらに別の効果として、外乱や蒸着材料の残量変化などによって、蒸着粒子発生部Aからの蒸着流量が不安定となる場合がある。このような場合においても、蒸着粒子発生部aからの蒸着流によって補うことで、蒸着レートのふらつきを低減することができる。
なお、本実施の形態では、蒸着粒子射出装置501に、蒸着材料の収容量が小さい蒸着粒子発生部120が一つ備えられた例について説明したが、これに限定されるものではなく、複数個備えられていてもよい。
また、本実施の形態では、蒸着粒子射出装置501を構成する蒸着粒子発生部110,120が真空チャンバ500内に設けられた例を示したが、これに限定されるものではなく、蒸着粒子発生部110,120は、真空チャンバ500外にあってもよい。例えば蒸着粒子発生部110,120が、別途用意されたロードロックチャンバに引き出されており、真空チャンバ500へは気化した蒸着材料を導入する導入管が接続されている状態でもよい。ロードロックチャンバは真空チャンバ500(成膜チャンバ)とは個別に排気やベントが行えるため、真空チャンバ500を大気開放することなく、材料補給が可能となる。また、真空チャンバ500よりもロードロックチャンバが小さければ、所望の減圧状態に達するまでの時間も短縮できる。
本実施の形態に係る蒸着粒子射出装置では、上述のように、蒸着材料の収容量が異なる蒸着粒子発生部を用いることで、蒸着開始から所望する蒸着レートに達するまでの時間を短くすることで、蒸着材料の利用効率を高めていたが、下記の実施の形態2では、さらに、別の方法により蒸着材料の利用効率を高める点について説明する。
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について説明すれば以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態1と同じ機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その詳細な説明は省略する。
<蒸着装置全体の説明>
図10は、蒸着装置全体の概略を示す図である。
上記蒸着装置は、図10に示すように、真空チャンバ500内に、蒸着源として、複数の射出口171を備えたノズル部(蒸着粒子射出部)170と、4つの蒸着粒子発生部110a〜110dとを有する蒸着粒子射出装置502を備えている。また、真空チャンバ500内の上方には、上記蒸着粒子射出装置502のノズル部170に対向して、蒸着マスク300および被成膜基板200が配置されている。
上記構成の蒸着装置では、4つの蒸着粒子発生部110a〜110dに設けられたヒータ112a〜112dにより、各蒸着粒子発生部110a〜110dに収容された蒸着材料114を加熱して、気体状の蒸着粒子を発生させる。
各蒸着粒子発生部110a〜110dは、個別に加熱でき、かつ、個別に蒸着レートを制御できるようになっている。4つの蒸着粒子発生部110a〜110dは、順に加熱され、1つの蒸着粒子発生部内の蒸着材料114を使い切るタイミングで別の蒸着粒子発生部に切り替えられる。
各蒸着粒子発生部110a〜110dで発生させた蒸着粒子は、それぞれ、各蒸着粒子発生部110a〜110dに接続された配管115a〜115dを介してノズル部170に誘導される。その後、ライン状に配列した射出口171から蒸着粒子を被成膜基板200に向けて射出する。
なお、本実施の形態でも、蒸着マスク300を介して蒸着粒子を被成膜基板200の表面に蒸着させることにより、蒸着膜のパターンを形成することができる。
また、本実施の形態でも、上記蒸着粒子射出装置502を固定して、被成膜基板200と蒸着マスク300とを密着固定した状態で、被成膜基板200を紙面に垂直な方向(射出口171の並び方向と直交する方向)に移動(走査)させてスキャン蒸着を行う。あるいは、被成膜基板200を固定して、上記蒸着粒子射出装置502を射出口171の並び方向と直交する方向に移動させてスキャン蒸着を行う。
蒸着マスク300は、前記実施の形態1と同様に、所望の位置・形状に開口部301が形成されており、それを通過した蒸着粒子のみが被成膜基板200に到達し蒸着膜を形成する。画素ごとにパターンを形成する場合には、画素ごとに貫通穴が開口したマスク(ファインマスク)を用い、表示領域全面に蒸着する場合には、表示領域全面が開口したマスク(オープンマスク)を用いる。画素ごとに形成する例としては、例えば発光層があり、表示領域全面に形成する例としては、正孔輸送層などがある。
上記蒸着粒子発生部110a〜110dには、それぞれ発生した蒸着粒子を導出するための配管115a〜115dが設けられている。これら配管115a〜115dは、上記ノズル部170に直接接続されている。これにより、蒸着粒子発生部110a〜110dで発生した蒸着粒子は、配管115a〜115dを通りノズル部170に導かれる。
上記配管115a〜115dには、蒸着粒子発生部110a〜110dにおける蒸着流量(蒸着粒子の量)をモニタリングする個別レートモニタ140a〜140dが設けられている。
上記個別レートモニタ140a〜140dは、配管115a〜115d内を流れる蒸着粒子の量(蒸着流量)を計測するようになっている。
さらに、上記蒸着粒子射出装置502は、総合的な蒸着流量(蒸着粒子の量)をモニタリングする総合レートモニタ160を有している。
上記総合レートモニタ160は、射出口171から射出された蒸着粒子が被成膜基板200に供給される量(蒸着流量)を計測するようになっている。
すなわち、上記個々の蒸着粒子発生部110a〜110dから供給される蒸着流量は、個別に設けられた個別レートモニタ140a〜140dにてリアルタイムに計測されている。同時に、総合的な蒸着流量(基板に成膜される量に相当)も総合レートモニタ160にて計測されている。各レートモニタの計測値に応じて、各蒸着粒子発生部110a〜110dの加熱量が個別にコントロールされる。この制御の詳細については後述する。
また、上記配管115a〜115dには、バルブ(開閉部材)116a〜116dが設けられている。
バルブ116a〜116dは、配管115a〜115d内を開閉することで、配管115a〜115d内に蒸着粒子を流したり、蒸着粒子の供給を停止させたりする。この制御については、後述する。
また、蒸着粒子発生部110a〜110dは、収容されている蒸着材料を加熱するためのヒータ112a〜112dを有している。
以上のことから、本実施の形態では、蒸着粒子発生部110a〜110dからノズル部170への蒸着粒子の供給制御は、ヒータ112a〜112dの駆動制御(電流のON/OFF)だけでなく、バルブ116a〜116dの開閉によっても行うことができる。
つまり、蒸着粒子の供給制御を、ヒータ112a〜112dの駆動制御(電流のON/OFF)で行った場合には、蒸着粒子の発生を迅速に停止させたくても、それができないが、バルブ116a〜116dの開閉制御、すなわち開放された状態のバルブを閉じるだけで、蒸着粒子の発生を迅速に停止させることができる。
したがって、ヒータ112a〜112dの駆動制御、バルブ116a〜116dの開閉制御を個別に行うことで、蒸着粒子発生部110a〜110dからノズル部170への蒸着粒子の供給制御を、それぞれ個別に行うことが可能となる。
このように、蒸着粒子発生部110a〜110dからノズル部170への蒸着粒子の供給制御を、それぞれ個別に行うことで、蒸着粒子発生部110a〜110dを順に切り替えながら使用することが可能となる。
例えば、蒸着粒子発生部110aのみによって蒸着膜を形成している状態で、当該蒸着粒子発生部110aに収容されている蒸着材料の残量が少なくなり、交換の必要が生じたとき、蒸着粒子発生部110bによる蒸着膜の形成を開始させる。このようにして、蒸着材料の残量が少なくなり、交換の必要が生じたときに、次の蒸着粒子発生部に変更していくことで、連続した蒸着膜形成を行うことが可能となる。
ところで、前記実施の形態1でも述べた通り、一般に、蒸着粒子発生部を駆動(ヒータに電流を流す)してから、所定の蒸着レートに達するまでには比較的長い時間を要する。このため、上述のように、蒸着粒子発生部を切り替えて使用する場合、切り替えるタイミングによっては、蒸着レートが不安定になる虞がある。このタイミングを調整することで、蒸着粒子発生部を切り替えて使用した場合であっても、蒸着レートを安定化させることが可能となる。
以下に、本実施の形態に係る蒸着粒子射出装置502における蒸着制御を実施するための、制御ブロック図および制御処理の流れについて説明する。
<蒸着制御用ブロック図>
図11は、蒸着制御を実行するための蒸着粒子射出装置502における制御ブロック図である。
蒸着粒子射出装置502は、図11に示すように、蒸着制御における制御部として、メイン制御を行う蒸着レート制御部(駆動制御部)400と、蒸着粒子発生部110a〜110dのヒータ112a〜112dに対する駆動電流の供給を制御するヒータ制御部401a〜401dと、蒸着粒子発生部110a〜110dのバルブ116a〜116dの開閉を行うバルブ駆動部402a〜402dとを有している。
上記蒸着レート制御部400は、蒸着粒子発生部110a〜110dにおける蒸着レートをモニタリングしている個別レートモニタ140a〜140dからのデータ(モニタ結果)、蒸着装置全体での蒸着レートをモニタリングしている総合レートモニタ160からのデータ(モニタ結果)、蒸着粒子発生部110a〜110dにおける蒸着材料の残量を検知する蒸着材料残量検知部103からのデータ(検知結果)、操作部104から入力されたデータ(設定された蒸着レート)が入力され、これら入力されたデータに基づいてヒータ制御部401a〜401dとバルブ駆動部402a〜402dとに対する制御指示信号を出力するようになっている。
上記個別レートモニタ140a〜140dからのデータ(モニタ結果)は、例えば、蒸着粒子発生部110における蒸着流量を計測して得られた値であり、上記蒸着レート制御部400は、上記個別レートモニタ140からのデータと、操作部104からのデータ(設定された蒸着レート)とを比較して、蒸着粒子発生部110における蒸着レートが所望する蒸着レート(設定された蒸着レート)に達しているか否かを判断する。
さらに、上記総合レートモニタ160からのデータ(モニタ結果)は、蒸着粒子射出装置502全体における蒸着流量を計測して得られた値であり、上記蒸着レート制御部400は、上記計測して得られた値と、操作部104からのデータ(設定された蒸着レート)とを比較して、計測した値が、所望する蒸着レート(設定された蒸着レート)に達しているか否かを判断する。
また、蒸着レート制御部400は、蒸着材料残量検知部103からの検知結果に応じて、蒸着粒子発生部110a〜110dの駆動(蒸着粒子の発生)を停止させるか否かを判断する。
続いて、上記蒸着レート制御部400における蒸着制御処理の流れについて以下に説明する。
<蒸着制御処理フローチャート>
図12は、本実施の形態に係る蒸着粒子射出装置502における蒸着制御処理の流れを示すフローチャートである。
まず、蒸着粒子射出装置502における蒸着レートを設定する(S11)。ここでは、蒸着レート制御部400は、操作部104からの蒸着レートの設定情報を受け付けて、受け付けた設定情報から蒸着レートを設定する。なお、この時点では、バルブ116a〜116dは、全て閉じた状態とする。
次に、ヒータ112aを駆動する(S12)。ここでは、蒸着レート制御部400が、操作部104から受け付けた蒸着レートの設定情報から、ヒータ制御部401aに対して、蒸着粒子発生部110aのヒータ112aを駆動させるための駆動信号を送る。駆動信号が送られたヒータ制御部401aは、ヒータ112aに対して駆動電流を供給するように制御し、ヒータ112aを駆動させる。
次いで、バルブ116aのみを開放する(S13)。ここでは、蒸着レート制御部400が、操作部104から受け付けた蒸着レートの設定情報から、バルブ駆動部402aに対して、蒸着粒子発生部110aのバルブ116aを開放させるための駆動信号を送る。駆動信号が送られたバルブ駆動部402aは、バルブ116aを開放状態にするようにバルブ116aを駆動する。
続いて、蒸着粒子発生部110aにおける蒸着材料の残量が所定量X以下であるか否かを判断する(S14)。ここでは、蒸着レート制御部100は、蒸着材料残量検知部103からの検知結果を確認して、蒸着粒子発生部110aにおける蒸着材料の残量が所定量X以下であるか否かを判断する。つまり、S14では、蒸着粒子発生部110aにおける蒸着材料の残量をモニタリングする。
したがって、S14において、蒸着粒子発生部110aにおける蒸着材料の残量が所定量X以下であれば、S15に移行して、蒸着粒子発生部110aのヒータ112aを停止させる。
ここで、上記所定量Xは、蒸着を安定して行うことができない量であり、蒸着粒子発生部110の駆動を停止させるか否かを判断するための量でもあるが、さらには、次の蒸着粒子発生部110bの駆動に切り替わった際に、所定の蒸着レートに達するまでの時間を考慮して設定される量でもある。
つまり、所定量Xは、蒸着粒子発生部110を停止させるタイミングを図るための指針であると共に、次の蒸着粒子発生部110の駆動を開始させるタイミングを図るための指針でもある。
したがって、所定量Xは、蒸着粒子発生部110を切り替えながら使用しても、所望する蒸着レートを一定に保つことができる値に設定すればよいので、蒸着粒子発生部110の蒸着材料の収容量や、蒸着材料の種類などに応じて適宜設定すればよい。
続いて、S15において蒸着粒子発生部110aのヒータ112aを停止させると同時に、蒸着粒子発生部110bのヒータ112bを駆動させる(S16)と共に、蒸着粒子発生部110bのバルブ116bを開放させる(S17)。この時点では、蒸着粒子発生部110aの加熱は停止しているが、バルブ116aは開放されたままなので、当該蒸着粒子発生部110aからの蒸着粒子はノズル部170に供給されたままとなる。つまり、この時点では、蒸着粒子発生部110a、蒸着粒子発生部110bの両方から蒸着粒子がノズル部170に供給されていることになる。
次に、蒸着粒子発生部110bからの蒸着粒子のみの供給か否かを判断する(S18)。ここでは、蒸着レート制御部400は、蒸着粒子発生部110aの蒸着流量を監視している個別レートモニタ140aからのモニタ結果によって、当該蒸着粒子発生部110aにおける蒸着粒子の発生が停止している否かをモニタリングする。
そして、蒸着粒子発生部110aにおける蒸着粒子の発生が停止していることが判れば、蒸着レート制御部400は、蒸着粒子発生部110bからの蒸着粒子のみの供給であると判断し、蒸着粒子発生部110aのバルブ116aを閉じる(S19)。
続いて、蒸着処理停止か否かを判断する(S20)。ここでは、蒸着レート制御部400は、操作部104からの蒸着処理停止の信号等の蒸着処理停止信号を受領するまで待機し、蒸着処理停止信号を受領した場合、蒸着粒子発生部110bのヒータ112bを停止する(S21)と共に、蒸着粒子発生部110bのバルブ116bを閉じる(S22)ようにヒータ制御部401bおよびバルブ駆動部402bを制御する。
上記の処理を蒸着粒子発生部110c、110dに対しても行うことで、蒸着粒子発生部110a〜110dを順次切り替えて、蒸着処理を行う。
<作用・効果について>
本実施の形態では、駆動制御部である蒸着レート制御部400によって、蒸着粒子射出装置502の蒸着レートを一定に保ちながら、蒸着粒子発生部110a〜110dを切り替えて駆動しているので、蒸着粒子発生部110a〜110dの切り替え時に生じる蒸着レートの下降中および上昇中の蒸着粒子も成膜に使用することができ、蒸着材料の利用効率を向上させることができる。
図13は、本実施の形態に係る蒸着装置における蒸着粒子発生部110a〜110dの蒸着レートと時間との関係を示したグラフである。なお、蒸着レートの安定期間は時間を短縮して示されている。
蒸着粒子発生部110a〜110dの蒸着レートは加熱することにより、図13に示すように上昇する。蒸着粒子発生部110a〜110dは、前記実施の形態1の蒸着粒子発生部110と同じ構造であり、蒸着材料の収容量は多いものの、蒸着レートの安定化までに長い期間を要する。
蒸着粒子発生部110a〜110dからの蒸着流量は、図10に示すように、個別レートモニタ140a〜140dおよび総合レートモニタ160の計測値にて精密に制御される。但し、蒸着粒子発生部110a〜110dの温度に対する蒸着流量の関係性が予め明瞭であるならば、総合レートモニタ160だけでの制御も可能である。
また、蒸着粒子発生部110a〜110dの切り替えのタイミングも任意に制御可能である。
本実施の形態に係る蒸着装置によれば、蒸着レートを一定に保ち、蒸着粒子発生部110a〜110dを連続的に切り替えることで、蒸着レートが下降中および上昇中の蒸着流も成膜に活用することができ、材料利用効率が向上するという効果を奏する。
ここで、本実施の形態では、4つの蒸着粒子発生部を用いた例を示したが、これに限定されるものではなく、蒸着粒子発生部は、少なくとも2つあればよい。例えば、蒸着粒子発生部110bの使用中に蒸着粒子発生部110aへの材料補給と加熱準備とが完了するのであれば、蒸着粒子発生部110c,110dは必ずしも必要はない。
但し、材料補給の頻度を少なくしたり、蒸着粒子発生部の故障時にも蒸着処理を停止させたりしないためには、蒸着粒子発生部は3つ以上あるほうが好ましい。
本実施の形態2では、同型の蒸着粒子発生部を複数用いた例について説明したが、以下の実施の形態3では、複数の蒸着粒子発生部のうち、少なくとも一つの蒸着粒子発生部を、前記実施の形態1で説明した蒸着材料の収容量を他の蒸着粒子発生部よりも小さくした蒸着粒子発生部を用いた例について説明する。
〔実施の形態3〕
本発明のさらに他の実施の形態について説明すれば以下の通りである。
本実施の形態では、基本的に、前記実施の形態2の図10に示す蒸着粒子射出装置502の構成と同じあるが、図14に示すように、図10に示す蒸着粒子発生部110dの代わりに、前記実施の形態1の図1に示す蒸着粒子発生部120を用いた蒸着粒子射出装置503を蒸着装置に備えた構成としている。
上記蒸着粒子発生部120の蒸着材料124の収容量は、他の蒸着粒子発生部110a〜110cの蒸着材料114の収容量より小さく設定されている。
本実施の形態では、最初に、蒸着粒子発生部120を駆動させ、その後、所定のタイミングにより、他の蒸着粒子発生部110a〜110cを順次駆動していく。
なお、蒸着制御用ブロック図、蒸着制御処理フローチャートについては、前記実施の形態2と同じであるので、詳細な説明は省略する。
本実施の形態に係る蒸着粒子射出装置503によれば、最初に駆動する蒸着粒子発生部120における蒸着材料124の収容量が、蒸着粒子発生部110a〜110cよりも小さいので、収容された蒸着材料全体に熱が伝わる時間を、蒸着粒子発生部110a〜110cよりも短くできる。
これにより、複数の蒸着粒子発生部を備えた蒸着粒子射出装置503において、蒸着開始から設定した蒸着レートに達成するまでの時間を短縮することができるという効果を奏する。
しかも、前記実施の形態2でも説明した通り、蒸着レートを一定に保ち、蒸着粒子発生部110a〜110dを連続的に切り替えることで、蒸着レートが下降中および上昇中の蒸着流も成膜に活用することができ、材料利用効率が向上するという効果を奏する。
さらに、途中で蒸着レートの変更があった場合に、再度、蒸着粒子発生部120を最初に駆動させるようにすれば、蒸着レートの変更を迅速に行えるという効果も奏する。
なお、前記実施の形態1と同様に、蒸着粒子発生部120を駆動させるときに、同時に、蒸着粒子発生部110a〜110cの何れか一つの蒸着粒子発生部を駆動させるようにしてもよい。
以下に、本発明のさらに他の変形例について説明する。
<ダウンデポジション>
なお、前記実施の形態1〜3では、蒸着粒子射出装置501〜503が被成膜基板200の下方に配されており、蒸着粒子射出装置501〜503が、蒸着マスク300の開口部301を介して、蒸着粒子を下方から上方に向かって蒸着(アップデポジション)させる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、蒸着粒子射出装置501〜503を、被成膜基板200の上方に設け、蒸着マスク300の開口部301を介して蒸着粒子を上方から下方に向かって被成膜基板200に蒸着(ダウンデポジション)させても構わない。
このようにダウンデポジションにより蒸着を行う場合、自重撓みを抑制するために被成膜基板200を保持する基板保持部材として例えば静電チャック等の手法を使用しなくても、高精細のパターンを、被成膜基板200の全面に渡って、精度良く形成することができる。
<サイドデポジション>
また、例えば、上記蒸着粒子射出装置501〜503は、横方向に向けて蒸着粒子を射出する機構を有しており、被成膜基板200の被成膜面201側が蒸着粒子射出装置501〜503側を向いて垂直方向に立てられている状態で、蒸着マスク300を介して蒸着粒子を横方向に被成膜基板200に蒸着(サイドデポジション)させてもよい。
<その他変形例>
また、ノズル部170の射出口171の開口形状(平面形状)は、特に限定されるものではなく、円形、方形等、様々な形状とすることができる。
また、ノズル部170の射出口171は、一次元(すなわち、ライン状)に配列されていてもよく、それぞれ二次元(すなわち、面状)に配列されていても構わない。
被成膜基板200と蒸着マスク300とを一方向に相対移動させる蒸着装置の場合、射出口の個数を多くするほど、大面積の被成膜基板200に対応することができる。
また、実施の形態1では、有機EL表示装置1がTFT基板10を備え、該TFT基板10上に有機層を形成する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。有機EL表示装置1は、TFT基板10に代えて、有機層を形成する基板にTFTが形成されていないパッシブ型の基板であってもよく、被成膜基板200として、上記パッシブ型の基板を用いてもよい。
また、実施の形態1では、上記したようにTFT基板10上に有機層を形成する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、有機層に代えて、第2電極26の蒸着を行う場合にも適用できる。また、有機EL素子20の封止に封止膜を使用する場合、該封止膜の蒸着を行う場合にも適用できる。
上記蒸着粒子射出装置501〜503および蒸着装置は、例えば、有機EL表示装置1以外にも、例えば有機薄膜トランジスタ等の機能デバイスの製造にも好適に適用できる。
前記実施の形態1〜3においては、蒸着粒子射出装置501〜503を、ライン型蒸着源として説明したが、これに限定されるものではなく、るつぼ型蒸着源(点型蒸着源)や面型蒸着源としても構わない。
また、本発明において奏する効果は、ノズルの射出口形状に因らない。すなわち、射出口が多数配列している場合でも、一つの長尺な開口が形成されている射出口であってもよい。
さらに、本発明は蒸着レートの安定化時間(蒸着レートが安定するまでにかかる時間)が長い材料に関して、特に有効である。例えば、有機材料のような急激な昇温により劣化が起こりやすい材料に対して、迅速な蒸着レートの到達による処理タクト(スループット)の向上を図れる。さらに、高価な蒸着材料に対して、本発明は特に有効である。例えば、有機EL素子の有機層を形成する材料などである。蒸着レートの安定化時間の短縮や、複数の蒸着材料供給源を組み合わせることで、昇温時・降温時も蒸着に寄与させることができるため、蒸着材料を有効に使用することができる。
また、本発明に係る蒸着粒子射出装置は、有機EL表示装置の製造だけでなく、蒸着により膜を形成する物であれば他にも適用できる。
また、有機EL素子20の製造に使用される蒸着装置における、蒸着源として、前記実施の形態1〜3に係る蒸着粒子射出装置501〜503を使用することにより、製造工程の切り替えによる蒸着レートの変更を迅速に行うことができるので、蒸着レートを変更する際の蒸着粒子の無駄をなくし、材料の利用効率を向上させることができる。
これにより、有機EL素子の製造にかかる費用を低減でき、結果として、有機EL表示装置を安価に製造することが可能となる。
また、蒸着粒子発生源において目的とする蒸着レートに達するまでの時間を、他の蒸着粒子発生源において目的とする蒸着レートに達する時間よりも短くするには、以下のように、蒸着粒子発生源における蒸着材料収容量を他よりも小さくすればよい。
上記各蒸着粒子発生源のうち、少なくとも一つの蒸着粒子発生源の蒸着材料収容量が、残りの他の蒸着粒子発生源の蒸着材料収容量よりも小さいことを特徴としている。
本発明に係る蒸着粒子射出装置は、上記課題を解決するために、蒸着材料を加熱して気体状の蒸着粒子を発生させる複数の蒸着粒子発生源と、上記複数の蒸着粒子発生源と接続され、上記各蒸着粒子発生源で発生させた蒸着粒子を外部に射出する射出口を有する射出用容器とを備え、上記各蒸着粒子発生源のうち、少なくとも一つの蒸着粒子発生源の蒸着材料収容量が、残りの他の蒸着粒子発生源の蒸着材料収容量よりも小さいことを特徴としている。
一般的に、蒸着材料を加熱して気体状の蒸着粒子を発生して、被成膜物(被成膜基板)上に蒸着膜を安定して形成する速度(蒸着レート)に達するまでの時間は、蒸着材料の収容量に比例して長くなる。これは、蒸着材料の収容量が多いと、蒸着材料全体に熱が伝わるのに時間がかかり、蒸着材料から蒸着粒子を安定して射出できるまでに時間を要するからである。
そこで、上記構成のように、複数設けられた蒸着粒子発生源のうち、少なくとも一つの蒸着粒子発生源の蒸着材料収容量を、残りの他の蒸着粒子発生源の蒸着材料収容量よりも小さくすることで、少なくとも一つの蒸着粒子発生源では、収容された蒸着材料全体に熱が伝わる時間が、残りの他の蒸着粒子発生源に収容された蒸着材料全体に熱が伝わる時間よりも短くなる。
これにより、少なくとも一つの蒸着粒子発生源における蒸着レートに達するまでの時間を、残りの他の蒸着粒子発生源における蒸着レートに達するまでの時間よりも短くすることが可能となり、その結果、蒸着レートが変更されたとき、蒸着材料収容量が全て同じ場合に比べて、当該変更後の蒸着レートに達するまでの時間を短くできる。
したがって、蒸着開始から設定した蒸着レートに達成するまでの時間を短縮することができる。
このように、蒸着開始から設定した蒸着レートに達成するまでの時間を短縮できることから、蒸着レートの変更が途中で指示された場合であっても、変更後の蒸着レートになるまでの時間を短くできる。つまり、蒸着レートの変更を迅速に行うことができるという効果を奏する。
上記各蒸着粒子発生源の蒸着レートを制御する蒸着レート制御部を備え、上記各蒸着粒子発生源から上記射出用容器に流れる蒸着粒子の流量を蒸着粒子発生源の蒸着レートとしたとき、上記蒸着レート制御部は、他の蒸着粒子発生源の蒸着材料収容量よりも小さい蒸着材料収容量の蒸着粒子発生源を含む、少なくとも2つ以上の蒸着粒子発生源の蒸着レートを同時に制御することが好ましい。
上記の構成によれば、他の蒸着粒子発生源の蒸着材料収容量よりも小さい蒸着材料収容量の蒸着粒子発生源を含む、少なくとも2つ以上の蒸着粒子発生源の蒸着レートを同時に駆動することで、蒸着材料収容量の大きい蒸着粒子発生源の蒸着レートが安定するまでに、蒸着材料収容量の小さい蒸着粒子発生源の蒸着レートが先に安定するので、蒸着材料収容量の大きい蒸着粒子発生源の蒸着レートが安定するまでに発生する蒸着粒子を、先に蒸着レートが安定している蒸着粒子発生源で補うことによって蒸着に用いることが可能となる。
これにより、蒸着粒子発生源の蒸着レートが安定するまでに消費される蒸着粒子が無駄にならず、有効利用することができるので、蒸着材料の利用効率を高めることができる。
上記蒸着レート制御部によって蒸着レートが同時に制御される蒸着粒子発生源に収容されている蒸着材料は、全て同じ種類の蒸着材料であることが好ましい。
このように、蒸着レートが同時に制御される蒸着粒子発生源に収容されている蒸着材料が、全て同じ種類の蒸着材料であれば、各蒸着粒子発生源の蒸着レートが安定化するまでの時間を正確に把握することが可能となるので、蒸着レートを変更する際の変更時間を正確に把握することが可能となる。
したがって、蒸着レートの変更に係る時間に応じて、蒸着粒子発生源における蒸着材料収容量を設計することが可能となる。つまり、蒸着粒子発生源における蒸着材料収容量をうまく設計すれば、蒸着レートの変更をより迅速に行うことが可能となる。
上記蒸着粒子発生源と、上記射出用容器とを接続する接続路には、それぞれ上記蒸着粒子発生源から上記射出用容器に流れる蒸着粒子の流量を蒸着レートとして計測する個別レートモニタが設けられている。
これにより、蒸着粒子の流量をリアルタイムで計測することができるので、蒸着レート制御部による蒸着レートの制御を精度よく行うことが可能となる。
したがって、蒸着レートが変更された場合であっても、変更後の蒸着レートに達するように、迅速に対応することができ、結果として、蒸着レートの変更をさらに迅速に行うことができるという効果を奏する。
上記各蒸着粒子発生源は、蒸着材料を収容する収容容器と、上記収容容器に収容した蒸着材料を加熱する加熱部材とをそれぞれ備え、上記蒸着レート制御部は、上記個別レートモニタの計測値に応じて、上記各蒸着粒子発生源における加熱部材を個別に制御する。
これにより、各蒸着粒子発生源における蒸着粒子の発生を個別に制御できるので、蒸着粒子発生源を必要に応じて、自由に切り替えて使用することが可能となる。
上記射出用容器の射出口から射出された蒸着粒子の蒸着レートを計測する総合レートモニタをさらに備え、上記蒸着レート制御部は、上記個別レートモニタで計測された蒸着レートと、上記総合レートモニタで計測された蒸着レートとを用いて、上記各蒸着粒子発生源から上記射出用容器に流れる蒸着粒子の流量を制御する。
これにより、総合レートモニタによる射出用容器の射出口から射出された蒸着粒子の蒸着レートの計測に結果から、各蒸着粒子発生源から上記射出用容器に流れる蒸着粒子の流量を制御することで、実際に蒸着されている状態での蒸着レートを反映した蒸着レートの制御を行うことができる。
したがって、蒸着レートが変更された場合であっても、変更後の蒸着レートに達するように、迅速に対応することができ、結果として、蒸着レートの変更をさらに迅速に行うことができるという効果を奏する。
本発明に係る蒸着粒子射出装置は、上記課題を解決するために、蒸着材料を加熱して気体状の蒸着粒子を発生させる複数の蒸着粒子発生源と、上記複数の蒸着粒子発生源と接続され、上記各蒸着粒子発生源で発生させた蒸着粒子を外部に射出する射出口を有する射出用容器と、上記蒸着粒子発生源を駆動制御する駆動制御部とを備え、上記各蒸着粒子発生源から上記射出用容器に流れる蒸着粒子の流量を蒸着粒子発生源の蒸着レートとしたとき、上記駆動制御部は、上記蒸着レートを一定に保ちながら各蒸着粒子発生源を切り替えて駆動することを特徴としている。
上記構成によれば、蒸着レートを一定に保ちながら、複数設けられた蒸着粒子発生源を切り替えて駆動することで、蒸着粒子発生源の切り替え時に生じる蒸着レートの下降中および上昇中の蒸着粒子も成膜に使用することができ、蒸着材料の利用効率を向上させることができる。
上記蒸着粒子発生源と上記射出用容器とを接続する接続路には、それぞれ接続路を開閉する開閉部材が設けられており、上記駆動制御部は、上記蒸着レートが一定になるように、上記開閉部材を制御する。
これにより、蒸着粒子発生源と上記射出用容器とを接続する接続路それぞれに設けられた開閉部材の開閉制御を行うことで、蒸着粒子の流れを確実に制御することができる。つまり、射出用容器への蒸着粒子の供給を開閉部材の開閉制御で確実に行うことができるので、蒸着が完了した時点で、無駄な蒸着粒子の放出を防止できる。
したがって、蒸着材料の利用効率を向上させることができるという効果を奏する。
また、本発明にかかる蒸着装置は、蒸着源として、上記蒸着粒子射出装置を備えている。
このため、上記蒸着装置によれば、蒸着レート変更に迅速に対応でき、且つ蒸着材料の利用効率を向上させることができる。
また、上記蒸着装置は、蒸着膜の成膜パターンを形成するための蒸着マスクを備えていることが好ましい。
蒸着マスクを用いることで、所望の成膜パターンを得ることができる。
また、上記所定のパターンは、有機エレクトロルミネッセンス素子における有機層とすることができる。上記蒸着装置は、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置として好適に用いることができる。すなわち、上記蒸着装置は、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置であってもよい。
本発明にかかる蒸着粒子射出装置を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法では、例えば、TFT基板上に第1電極を作製するTFT基板・第1電極作製工程と、前記TFT基板上に少なくとも発光層を含む有機層を蒸着する有機層蒸着工程と、第2電極を蒸着する第2電極蒸着工程とを備え、上記有機層蒸着工程および第2電極蒸着工程の少なくとも一方の工程において、蒸着源として上記蒸着粒子射出装置を使用する。
このように、蒸着源として本発明に係る蒸着粒子射出装置を使用することにより、工程の切り替えによる蒸着レートの変更を迅速に行うことができるので、蒸着レートを変更する際の蒸着粒子の無駄をなくし、材料の利用効率を向上させることができる。
これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造にかかる費用を低減でき、結果として、有機EL表示装置を安価に製造することが可能となる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明の蒸着粒子射出装置および蒸着装置は、例えば、有機EL表示装置における有機層の塗り分け形成等の成膜プロセスに用いられる、有機EL表示装置の製造装置並びに製造方法等に好適に用いることができる。
1 有機EL表示装置
2R・2G・2B 画素
10 TFT基板
11 絶縁基板
12 TFT
13 層間絶縁膜
13a コンタクトホール
14 配線
15 エッジカバー
20 有機EL素子
21 第1電極
22 正孔注入層兼正孔輸送層
23R・23G・23B 発光層
24 電子輸送層
25 電子注入層
26 第2電極
30 接着層
40 封止基板
100 蒸着レート制御部
101 ヒータ制御部
102 ヒータ制御部
103 蒸着材料残量検知部
104 操作部
110 蒸着粒子発生部(蒸着粒子発生源)
110a〜110d 蒸着粒子発生部(蒸着粒子発生源)
111 ホルダ
111a 放出孔
112 ヒータ(加熱部材)
112a〜112d ヒータ(加熱部材)
114 蒸着材料
115 配管(接続路)
115a〜115d 配管(接続路)
116a〜116d バルブ(開閉部材)
117,127 バルブ(開閉部材)
120 蒸着粒子発生部(蒸着粒子発生源)
121 ホルダ
121a 放出孔
122 ヒータ(加熱部材)
124 蒸着材料
125 配管(接続路)
130 配管(接続路)
131 シャッタ
140 個別レートモニタ
140a〜140d 個別レートモニタ
150 個別レートモニタ
160 総合レートモニタ
170 ノズル部(射出用容器)
171 射出口
200 被成膜基板(被成膜物)
201 被成膜面
300 蒸着マスク
301 開口部
400 蒸着レート制御部(駆動制御部)
401a〜401d ヒータ制御部
402a〜402d バルブ駆動部
500 真空チャンバ
501 蒸着粒子射出装置
502 蒸着粒子射出装置
503 蒸着粒子射出装置

Claims (8)

  1. 蒸着材料を加熱して気体状の蒸着粒子を発生させる複数の蒸着粒子発生源と、
    上記複数の蒸着粒子発生源と接続され、蒸着粒子発生源で発生させた蒸着粒子を外部に射出する射出口を有する射出用容器と、
    上記各蒸着粒子発生源の蒸着レートを制御する蒸着レート制御部とを備え、
    上記各蒸着粒子発生源から上記射出用容器に流れる蒸着粒子の流量を蒸着粒子発生源の蒸着レートとしたとき、
    上記各蒸着粒子発生源のうち、少なくとも一つの蒸着粒子発生源において目的とする蒸着レートに達するまでの時間が、残りの他の蒸着粒子発生源において目的とする蒸着レートに達する時間よりも短く、且つ、上記少なくとも一つの蒸着粒子発生源の蒸着材料収容量が、残りの他の蒸着粒子発生源の蒸着材料収容量よりも小さく、
    上記蒸着レート制御部は、他の蒸着粒子発生源の蒸着材料収容量よりも小さい蒸着材料収容量の上記少なくとも一つの蒸着粒子発生源を含む、少なくとも2つ以上の蒸着粒子発生源の蒸着レートを同時に制御し、
    上記蒸着レート制御部によって蒸着レートが同時に制御される蒸着粒子発生源に収容されている蒸着材料は、全て同じ種類の蒸着材料であることを特徴とする蒸着粒子射出装置。
  2. 蒸着材料を加熱して気体状の蒸着粒子を発生させる複数の蒸着粒子発生源と、
    上記複数の蒸着粒子発生源と接続され、蒸着粒子発生源で発生させた蒸着粒子を外部に射出する射出口を有する射出用容器と、
    上記各蒸着粒子発生源の蒸着レートを制御する蒸着レート制御部とを備え、
    上記各蒸着粒子発生源から上記射出用容器に流れる蒸着粒子の流量を蒸着粒子発生源の蒸着レートとしたとき、
    上記各蒸着粒子発生源のうち、少なくとも一つの蒸着粒子発生源の蒸着材料収容量が、残りの他の蒸着粒子発生源の蒸着材料収容量よりも小さく、
    上記蒸着レート制御部は、他の蒸着粒子発生源の蒸着材料収容量よりも小さい蒸着材料収容量の上記少なくとも一つの蒸着粒子発生源を含む、少なくとも2つ以上の蒸着粒子発生源の蒸着レートを同時に制御し、
    上記蒸着レート制御部によって蒸着レートが同時に制御される蒸着粒子発生源に収容されている蒸着材料は、全て同じ種類の蒸着材料であることを特徴とする蒸着粒子射出装置。
  3. 上記蒸着粒子発生源と上記射出用容器とを接続する接続路には、それぞれ上記蒸着粒子発生源から上記射出用容器に流れる蒸着粒子の流量を蒸着レートとして計測する個別レートモニタが設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の蒸着粒子射出装置。
  4. 上記各蒸着粒子発生源は、蒸着材料を収容する収容容器と、上記収容容器に収容した蒸着材料を加熱する加熱部材とをそれぞれ備え、
    上記蒸着レート制御部は、上記個別レートモニタの計測値に応じて、上記各蒸着粒子発生源における加熱部材を個別に制御することを特徴とする請求項3に記載の蒸着粒子射出装置。
  5. 上記射出用容器の射出口から射出された蒸着粒子の蒸着レートを計測する総合レートモニタをさらに備え、
    上記蒸着レート制御部は、上記個別レートモニタで計測された蒸着レートと、上記総合レートモニタで計測された蒸着レートとを用いて、上記各蒸着粒子発生源から上記射出用容器に流れる蒸着粒子の流量を制御することを特徴とする請求項3または4に記載の蒸着粒子射出装置。
  6. 蒸着源として、請求項1〜5の何れか1項に記載の蒸着粒子射出装置を備えていることを特徴とする蒸着装置。
  7. 蒸着膜の成膜パターンを形成するための蒸着マスクを備えていることを特徴とする請求項6に記載の蒸着装置。
  8. 上記成膜パターンが、有機エレクトロルミネッセンス素子における有機層であることを特徴とする請求項7に記載の蒸着装置。
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