JP6106433B2 - Evaporation source device - Google Patents
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Description
本発明は、蒸発源装置に関するものである。 The present invention relates to an evaporation source device.
有機EL素子の作製に用いられる蒸着装置として、ライン状の蒸発源を用いるものがある。このライン状の蒸発源は、長手方向に複数の開口部が並設されたもので、これらの開口部から蒸着材料の蒸気が噴出する。 As an evaporation apparatus used for manufacturing an organic EL element, there is an apparatus using a linear evaporation source. This line-shaped evaporation source has a plurality of openings arranged in parallel in the longitudinal direction, and vapor of the vapor deposition material is ejected from these openings.
このような蒸着装置においては、蒸発源の長手方向に対して直交する方向に基板を搬送することで、基板上に薄膜を形成する。 In such a vapor deposition apparatus, a thin film is formed on a substrate by transporting the substrate in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the evaporation source.
ところで、上記ライン状の蒸発源を用いる場合、蒸発源の長手方向両端部側ほど基板上の膜厚が薄くなる傾向があることが知られている。 By the way, when using the said linear evaporation source, it is known that the film thickness on a board | substrate tends to become thin toward the longitudinal direction both ends side of an evaporation source.
そこで、上記膜厚分布のばらつきを解消する技術として、例えば特許文献1,2に開示される技術が提案されている。
Therefore, as a technique for eliminating the variation in the film thickness distribution, for example, techniques disclosed in
具体的には、特許文献1では、蒸発源の長手方向両端部側ほど開口部のピッチを狭くし、特許文献2では、蒸発源の長手方向両端部が各々基板の中央寄りに向くように傾斜させることで、膜厚分布を均一化しようとしている。
Specifically, in Patent Document 1, the pitch of the openings is narrowed toward both ends in the longitudinal direction of the evaporation source, and in
しかしながら、特許文献1,2では、蒸発源の開口部のピッチや両端部の傾斜度合いを後から変更することは困難であるため、一度設定した膜厚分布を微調整するには、僅かに開口部のピッチや両端部の傾斜度合いを変えた蒸発源を再製作する必要がある。従って、特許文献1,2は、一度設定した膜厚分布を調整する場合には費用と手間がかかり、また当然、真空槽を大気開放しなければ膜厚分布を調整することもできない等、実用性に乏しい。
However, in
本発明は、上述のような現状に鑑みなされたもので、ライン状の蒸発源において各噴出口と基板との位置関係を容易に調整でき、真空槽を大気開放することなく膜厚分布を調整可能な実用性に優れた蒸発源装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above situation, and can easily adjust the positional relationship between each ejection port and the substrate in a line-shaped evaporation source, and adjust the film thickness distribution without opening the vacuum chamber to the atmosphere. An object of the present invention is to provide an evaporating source device having excellent practicality.
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。 The gist of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
蒸着材料が収容される材料収容部1と、この材料収容部1で加熱されて蒸発した前記蒸着材料を一時的に貯留させる材料貯留部2及びこの材料貯留部2の蒸着材料を対向する基板6に向かって噴出させる噴出口3を有する複数の噴出口部4とを備えた蒸発源装置であって、複数の前記噴出口部4で前記材料貯留部2を共有する構成とし、複数の前記噴出口3を前記基板6に対して移動させる噴出口移動機構と、前記基板6上に形成された薄膜の膜厚分布を測定しこの膜厚分布に応じて前記噴出口移動機構を制御する移動制御機構とを備え、蒸着中に前記基板6上に成膜される薄膜の膜厚分布を調整し得るように構成したことを特徴とする蒸発源装置に係るものである。
A material container 1 for accommodating a vapor deposition material, a
また、蒸着材料が収容される材料収容部1と、この材料収容部1で加熱されて蒸発した前記蒸着材料を一時的に貯留させる材料貯留部2及びこの材料貯留部2の蒸着材料を対向する基板6に向かって噴出させる噴出口3を有する複数の噴出口部4とを備えた蒸発源装置であって、複数の前記噴出口部4毎に隣り合う前記材料貯留部2同士を連通状態で相対移動自在に連結し、前記複数の噴出口部4毎に前記噴出口3を前記基板6に対して接離動させて前記噴出口3と前記基板6との間隔を調整する噴出口移動機構と、前記基板6上に形成された薄膜の膜厚分布を測定しこの膜厚分布に応じて前記噴出口移動機構を制御する移動制御機構とを備え、蒸着中に前記基板6上に成膜される薄膜の膜厚分布を調整し得る構成としたことを特徴とする蒸発源装置に係るものである。
Moreover, the material storage part 1 in which the vapor deposition material is stored, the
また、複数の前記噴出口部4毎に互いに接離動させて、複数の前記噴出口部4毎の間隔を調整するように前記噴出口移動機構を制御する構成としたことを特徴とする請求項2記載の蒸発源装置に係るものである。
Moreover, it is set as the structure which controls the said ejection-port movement mechanism so that it may mutually contact / separate for every several said ejection-
また、前記材料収容部1から遠い噴出口3ほど前記基板6に近接させるように前記噴出口移動機構を制御する構成としたことを特徴とする請求項2,3のいずれか1項に記載の蒸発源装置に係るものである。
4. The structure according to
また、複数の前記噴出口部4毎に前記噴出口移動機構を夫々設け、前記噴出口3を複数の前記噴出口部4毎に個別に移動制御する構成としたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の蒸発源装置に係るものである。
Further, the ejection port moving mechanism is provided for each of the plurality of
また、前記材料貯留部2を一つの容器5内に連続的に設け、この容器5の前記基板6との対向面に前記噴出口3を複数並設し、前記容器5全体を前記基板6に対して傾斜させるか若しくは容器5の一部を湾曲変形させることで、前記噴出口3を前記基板6に対して移動させて、前記膜厚分布を調整するように前記噴出口移動機構を制御する構成としたことを特徴とする請求項1に記載の蒸発源装置に係るものである。
Further, the
また、前記材料収容部1から遠い端部側が前記基板6に近接するか若しくは前記材料収容部1から近い端部側が前記基板6から離反するように、前記容器5を傾斜若しくは前記容器5の一部を湾曲変形させるように前記噴出口移動機構を構成したことを特徴とする請求項6に記載の蒸発源装置に係るものである。
In addition, the
また、前記容器5の長手方向に沿って前記噴出口移動機構を複数設けるか若しくは前記容器5の基板6との対向面側及び反対面側に夫々前記噴出口移動機構を設け、所定の前記噴出口3を移動制御する構成としたことを特徴とする請求項6,7のいずれか1項に記載の蒸発源装置に係るものである。
Further, a plurality of the ejection port moving mechanisms are provided along the longitudinal direction of the
また、前記噴出口3の先端面が前記基板6の被成膜面と平行となるように前記噴出口3の向きを調整する噴出向き調整機構を備えたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の蒸発源装置に係るものである。
Further, according to claim 1-8, characterized in that with a jet direction adjusting mechanism distal end surface of the
本発明は上述のように構成したから、ライン状の蒸発源において各噴出口と基板との位置関係を容易に調整でき、真空槽を大気開放することなく膜厚分布を調整可能な実用性に優れた蒸発源装置となる。 Since the present invention is configured as described above, the positional relationship between each ejection port and the substrate can be easily adjusted in a line-shaped evaporation source, and the film thickness distribution can be adjusted without opening the vacuum chamber to the atmosphere. It becomes an excellent evaporation source device.
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。 An embodiment of the present invention which is considered to be suitable will be briefly described with reference to the drawings showing the operation of the present invention.
真空槽内で、材料収容部1に収容された蒸着材料を加熱して蒸発させ噴出口3から噴射させて、蒸発源の長手方向に対して直交する方向に基板6を搬送させながら、基板6上に薄膜を形成する。
In the vacuum chamber, the vapor deposition material accommodated in the material accommodating portion 1 is heated and evaporated to be ejected from the
この際、噴出口移動機構により、複数の噴出口部4毎に噴出口3を基板6に対して移動させることで噴出口3と基板6の位置関係を調整して、所定の噴出口3からの基板6上への蒸着材料の付着量を補正し、基板6上の膜厚分布を均一化することができる。
At this time, the positional relationship between the
具体的には、例えば、複数の噴出口部4毎に隣り合う材料貯留部2同士を連通状態で相対移動自在に連結し、ユニット化した複数の噴出口部4毎に移動させて各噴出口3を基板6に対して移動させるか、若しくは、材料貯留部2を一つの容器5内に連続的に設け、この容器5の基板6との対向面に噴出口3を複数並設し、容器5全体を基板6に対して傾斜させるか若しくは容器5の一部を湾曲変形させることで、各噴出口3を基板6に対して移動させ、例えば前記材料収容部1から遠い噴出口3ほど前記基板6に近接させるように各噴出口3と基板6との間隔を調整することで、膜厚分布を調整することができる。
Specifically, for example, the
また、移動制御機構により、真空槽中の蒸着後の基板6上に形成された薄膜の膜厚分布を測定し、測定した膜厚分布に応じて所定の噴出口3を基板6に対して移動させることが可能となり、連続蒸着中に膜厚分布を自動調整することも可能となる。
Further, the film thickness distribution of the thin film formed on the
従って、本発明によれば、蒸発源を再製作する必要なく、簡単に適宜所定の噴出口3の位置を調整することが可能となり、しかも、真空槽を大気開放する必要なく、蒸着中に膜厚分布を自動調整することが可能となる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to easily adjust the position of the
また、噴出移動機構としては、例えば、ボールネジ機構若しくは熱膨張を利用した熱アクチュエータ機構を採用することができ、例えば複数の噴出口部4毎に隣り合う材料貯留部2同士を連通状態で相対移動自在に連結し、ユニット化した複数の噴出口部4毎に個別に移動制御できるように構成した場合には、より綿密な蒸着分布調整が可能となる。
Further, as the ejection movement mechanism, for example, a ball screw mechanism or a thermal actuator mechanism using thermal expansion can be employed, and for example, the adjacent
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。 Specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施例は、蒸着材料が収容される材料収容部1(ルツボ)と、この材料収容部1に収容され加熱されて蒸発した前記蒸着材料を一時的に貯留させる材料貯留部2及びこの材料貯留部2の蒸着材料を対向する基板6に向かって噴出させる噴出口3を有する複数の噴出口部4とを備えた蒸発源装置であって、複数の噴出口部4毎に前記噴出口3を前記基板6に対して移動させる噴出口移動機構と、前記基板6上に形成された薄膜の膜厚分布を測定しこの膜厚分布に応じて前記噴出口移動機構を制御する移動制御機構とを備え、蒸着中に前記基板6上に成膜される薄膜の膜厚分布を調整し得るように構成したものである。
In the present embodiment, a material container 1 (crucible) in which a vapor deposition material is stored, a
具体的には、図1に図示したように、例えば有機材料を真空蒸着する蒸着装置の真空槽内に設けられるものである。図1では、蒸発源装置を複数並設し、基板6上に順次成膜を行うように構成している。また、各蒸発源装置の各噴出口3は基板搬送方向と直交するように並設配置する。図1中、符号24は仕切り板である。
Specifically, as shown in FIG. 1, for example, it is provided in a vacuum chamber of a vapor deposition apparatus that vacuum deposits an organic material. In FIG. 1, a plurality of evaporation source devices are arranged side by side, and a film is sequentially formed on the
また、本実施例では、蒸着速度モニタ8で測定した蒸着速度に応じて蒸発速度制御装置により蒸着材料の加熱温度(材料収容部1の温度)を制御するように構成し、また、膜厚センサ9(例えば光学式)で測定した基板6上に形成された薄膜の膜厚分布に応じて噴出口移動制御装置により噴出口移動機構を制御するように構成している。なお、蒸着速度モニタ8は、各噴出口3の移動に伴って適切な位置に移動するように構成してある。
In this embodiment, the heating temperature of the vapor deposition material (the temperature of the material container 1) is controlled by the vaporization rate control device according to the vapor deposition rate measured by the vapor deposition rate monitor 8, and the film thickness sensor The ejection port movement mechanism is controlled by the ejection port movement control device according to the film thickness distribution of the thin film formed on the
また、本実施例は、図2に図示したように、複数の噴出口部4毎に隣り合う材料貯留部2同士を連通状態で相対移動自在に連結し、複数の噴出口部4毎に噴出口3を基板6に対して接離動させると共に、複数の噴出口部4毎に互いに接離動させて、基板6と噴出口3との間隔及び複数の噴出口部4毎の間隔を調整するように前記噴出口移動機構を構成している。なお、下端位置の噴出口部4の材料貯留部2は材料収容部1と連通するように直接連結されている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
具体的には、隣接する一の噴出口部4の材料貯留部2同士を夫々連通する伸縮部材7(ベローズ)により気密状態で連結して、噴出口3がライン状に一列に並ぶようにし、各噴出口部4を夫々ボールネジ機構により個別に移動制御可能に構成している。本実施例においては、噴出口部4は金属製の枠状容器28及び有底枠状容器29の基板6との対向面に円筒ノズル状の噴出口3を設けて構成されている。
Specifically, the
また、ボールネジ機構は、ボールネジ10と、ボールネジ10を駆動するモータ11・12と、ボールネジ10と螺合連結しボールネジ10の回転に応じて移動するブロック13とで構成されている。なお、噴出口部4側のブロックの図示は省略している。本実施例においては、噴出口部4を基板6に対して接離動させるためのモータ11を、基板6から所定の距離となるように真空槽内に固定し、噴出口部4同士を接離動させるためのモータ12及びブロック13は基板6の被成膜面と平行方向にガイドされるように構成している。また、下端位置のモータ12は真空槽内に固定している。
The ball screw mechanism includes a
従って、本実施例は、ボールネジ機構により夫々の噴出口部4、即ち、噴出口3の位置を自在に移動させることが可能となり、綿密に基板6上に形成される薄膜の膜厚分布を調整可能となる。
Therefore, in this embodiment, it is possible to freely move the position of each
下端位置に設けられた材料収容部1で加熱され蒸発した蒸着材料は、各噴出口部4の蒸着材料貯留部2に順次満たされていき、各噴出口3から噴射されることになるため、下端側の噴出口3側からの噴出量が多く、上端側の噴出口3側からの噴出量が少なくなりがちであるが、例えば、材料収容部1から遠い上端側の噴出口3側ほど噴出口3と基板6との間隔が小さくなるように各噴出口部4を移動制御することで、膜厚分布を均一にすることが可能となる。また、一度設定した各噴出口3の位置の微調整も容易に行える。
Since the vapor deposition material heated and evaporated in the material container 1 provided at the lower end position is sequentially filled in the vapor deposition
また、本実施例は、基板6上に形成された薄膜の膜厚分布を測定し、この膜厚分布に応じて前記噴出口移動機構を制御して、所定の噴出口部4を移動させ所定の噴出口3の位置を調整する移動制御機構としての噴出口位置制御装置を設けている。
Further, in this embodiment, the film thickness distribution of the thin film formed on the
従って、基板6上に形成された薄膜の膜厚分布を成膜後に即時(例えば、次の基板6への蒸着開始前に)測定し、測定された膜厚をフィードバックすることで、リアルタイムで精度良く膜厚分布を調整することも可能となる。
Therefore, the film thickness distribution of the thin film formed on the
なお、上記構成に限らず、以下に説明する図3〜11に図示したような構成としても良い。具体的には、モータ11を図3〜7に示すように、真空槽の壁面26に設けたベローズ27等の伸縮部材を介して、真空槽の外に配置することができる。
In addition, it is good not only as said structure but as a structure as shown in FIGS. 3-11 demonstrated below. Specifically, as shown in FIGS. 3 to 7, the
図3は、材料貯留部2を一端部側に材料収容部1が連結される一つの金属製の箱状の容器5内に連続的に設け、即ち、複数並設される噴出口部4で材料貯留部2を共有する構成とし、この容器5の基板6との対向面に円筒ノズル状の噴出口3を複数並設し、容器5全体を基板6の被成膜面に平行な面と交差するように傾斜させることで、膜厚分布を調整するように噴出口移動機構を構成した例である。
FIG. 3 shows the
具体的には、容器5の長手方向両端部の底面若しくは側面に、前記ボールネジ機構のブロック(図示省略)を設け、モータ11側を固定しブロックの移動に伴い容器5側が移動するように構成している。
Specifically, a block (not shown) of the ball screw mechanism is provided on the bottom surface or side surface of both ends of the
従って、容器5両端部のブロックのモータ11からの離反度合いを適宜設定することで適宜な角度θで傾斜させて、基板6の被成膜面に対し、容器5の一端側(材料収容部1に遠い側)を近接させ、他端側(材料収容部1に近い側)を離反させることが可能となる。
Accordingly, by appropriately setting the degree of separation of the block at both ends of the
なお、基板6は、蒸着時に、図2,3に図示したように被成膜面が横向きとなるように搬送しても良いし、図4に図示したように被成膜面が下向きとなるように搬送しても良い。図4中、符号14は材料収容部1と容器5の開口部同士を連通状態で連結する連結体である。
In addition, the
その余は図2の例と同様である。 The rest is the same as the example of FIG.
図5,6は、複数の噴出口部4毎に隣り合う材料貯留部2同士を連通状態で相対移動自在に連結し、複数の噴出口部4毎に噴出口3を基板6に対して接離動させて、基板6と噴出口3との間隔を調整するように噴出口移動機構を構成した例である。
5 and 6, the
具体的には、図5,6は、上、下及び中央の噴出口部4を夫々ユニット化したものであり、3つの噴出口部4を容器5に一体化して夫々構成される上ユニット及び下ユニットは、上下端部側の噴出口3ほど基板6に近接するように、傾斜した状態で中央ユニットに夫々伸縮部材7により連結され、中央ユニットに材料収容部1を連結して蒸発した蒸着材料が上下に拡散するように構成している。
Specifically, FIGS. 5 and 6 are obtained by unitizing the upper, lower, and central
また、中央ユニットは真空槽の壁面26に立設した支持体17により支持され、上ユニット及び下ユニットはベローズ27を介して真空槽の外に設けたボールネジ機構により基板6に対し接離動(若しくは傾斜)するように構成している。従って、各ボールネジ機構により、上ユニット及び下ユニットを個別に基板6の被成膜面に近接させることが可能となる。
The central unit is supported by a
また、図5は、材料収容部1を1つ、図6は材料収容部1を2つ設けた例であり、中央ユニットが、一の噴出口部4により構成されるか3つの噴出口部4により構成されるかの違い以外は同様である。また、図5,6中、符号16は、中央ユニットを構成する容器5と材料収容部1の開口部同士を連通状態で連結する連結体である。
FIG. 5 shows an example in which one material accommodating portion 1 is provided, and FIG. 6 is an example in which two material accommodating portions 1 are provided, and the central unit is constituted by one
その余は図2の例と同様である。 The rest is the same as the example of FIG.
図7は、図3の例において円筒ノズル状の噴出口3の傾斜角度を自在に設定できるように構成した例であり、容器5を所定の傾斜角度θに傾斜させた状態でも、円筒ノズル状の噴出口3の先端面を基板6の被成膜面と平行とすることができ、それだけ膜厚分布の調整が容易となる。
FIG. 7 shows an example in which the inclination angle of the cylindrical nozzle-
その余は図2の例と同様である。 The rest is the same as the example of FIG.
図8,9は、材料貯留部2を一端部側に材料収容部1が連結される一つの金属製の箱状の容器5内に連続的に設け、この容器5の基板6との対向面に円筒ノズル状の噴出口3を複数並設し、熱膨張を利用した熱アクチュエータ機構により容器5の一部を湾曲変形させることで、膜厚分布を調整するように噴出口移動機構を構成した例である。
8 and 9, the
具体的には、容器5の基板6との対向面側及び反対面側に夫々噴出口移動機構としての電熱線18と電源19とで構成される電熱ヒータ20を設け、容器5の対向面側を反対面側より加熱して膨張させることで湾曲させ、所定の端部側を基板6の被成膜面から離反させるか(図8参照)、容器5の反対面側を対向面側より加熱して膨張させることで湾曲させ、所定の端部側を基板6の被成膜面に近接させるか(図9参照)することで、膜厚分布を調整するように構成している。
Specifically, an
その余は図2の例と同様である。 The rest is the same as the example of FIG.
図10は、図8,9において、噴出口部4毎に電熱ヒータ20を夫々設けて、各電熱ヒータ20を個別制御することにより、より微細な容器5の湾曲調整を行えるようにした例である。
FIG. 10 shows an example in which an
その余は図2の例と同様である。 The rest is the same as the example of FIG.
図11は、図3におけるボールネジ機構を金属製の支柱21及び電熱ヒータ20に置き換えたものであり、この金属製の支柱21の熱膨張を夫々電熱ヒータ20により調整することで、各支柱21の熱膨張による伸長度合いの差によって容器5の傾斜角度θを調整するように構成した例である。図11中、符号25は支柱21が立設される固定体である。
11 is obtained by replacing the ball screw mechanism in FIG. 3 with a
その余は図2の例と同様である。 The rest is the same as the example of FIG.
図12は、図1のように隣接する一の噴出口部4の材料貯留部2同士を夫々連通する伸縮部材7(ベローズ)により気密状態で連結し、各噴出口部4を金属製の支持部材22に立設した支柱23で夫々支持する構成とし、前記支持部材22にして各支柱23間部分を加熱する電熱ヒータ20を夫々設け、支持部材22にして各支柱23間部分を個別に加熱して伸長させることで、噴出口部4毎に互いに接離動させて、噴出口部4毎の間隔を調整するように前記噴出口移動機構を構成した例である。
12, the
その余は図2の例と同様である。 The rest is the same as the example of FIG.
なお、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。 Note that the present invention is not limited to this embodiment, and the specific configuration of each component can be designed as appropriate.
1 材料収容部
2 材料貯留部
3 噴出口
4 噴出口部
5 容器
6 基板
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