JPWO2012124563A1 - 蒸着粒子射出装置および蒸着装置並びに蒸着方法 - Google Patents
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Abstract
蒸着粒子射出装置(30)は、第1および第2のノズル部(50・60)が設けられた中空の回転体(40)と、回転機構と、熱交換器(52・62)とを備え、回転機構により回転体(40)が回転されると、熱交換器(52・62)は、外部に面するノズル部が、蒸着材料が気体になる温度よりも低くなり、他方のノズル部が、蒸着材料が気体になる温度以上の温度になるように、各ノズル部の配置に応じて冷却と加熱とを切り替える。
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、並びに、該蒸着装置を用いた蒸着方法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蒸着法では、内部を減圧状態に保持することができるチャンバ内に、蒸着源として、蒸着材料を蒸発あるいは昇華させる蒸着粒子射出装置を配置し、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。
そして、この蒸着または昇華させた蒸着材料を、蒸着粒子として、蒸着用のマスクに設けられた開口部を通して被成膜基板上に蒸着させることで、所望の成膜パターンを形成する。
しかしながら、このように蒸着材料を蒸発あるいは昇華させて蒸着を行う場合、被成膜基板以外に付着・堆積した蒸着材料は、回収しない限りは全て材料の損失となる。
特に、上記したような有機EL層を構成する有機材料は、電気伝導性、キャリア輸送性、発光特性、熱的および電気的安定性等を有する特殊な機能性材料であり、その材料単価は非常に高価である。
このため、材料利用効率を向上させるためには、被成膜基板以外に付着した蒸着材料を回収して再利用することが望ましい。
なお、材料利用効率とは、蒸着時に使用する蒸着材料のうち実際に活用される蒸着材料の比率を示す。
特許文献1には、被成膜基板以外に堆積する蒸着材料を減らすとともに、被成膜基板以外に堆積した蒸着材料を回収、再利用するための蒸着装置および蒸着方法が開示されている。
図19は、特許文献1に記載の真空蒸着装置の概略構成を示す断面図である。
特許文献1に記載の真空蒸着装置500には、蒸着源501の射出口である蒸気出口502の周りを囲む遮断壁511と、該遮断壁511に、蒸気出口502に対向して設けられた蒸気流放出口512とを備えた蒸着材料回収具510が、蒸気出口502を覆うカバー部材として配されている。
遮断壁511の内面は凹球面になっており、その天頂部に、蒸気流放出口512が形成されている。
蒸着源501の上方には、被成膜基板200および蒸着用のマスク531が配されている。なお、特許文献1では、マスク531は、被成膜基板200の被成膜面側の所定位置に重ねられている。
特許文献1によれば、蒸着源501から被成膜基板200に向かう蒸気流(蒸着流)の発散角が制御された状態で蒸着を行った後、蒸着材料回収具510を蒸着室521から外部に取り出して、遮断壁511に堆積している蒸着材料を回収する。
特許文献1によれば、蒸気出口502から射出された蒸気流のうち、蒸気流放出口512を通過した蒸気流のみが被成膜基板200に向けて供給され、遮断壁511に向かう蒸気流は、蒸着材料回収具510内に留まる。
このため、蒸気出口502から射出された蒸気流のうち、被成膜基板200以外に向かう蒸着材料を、蒸着材料回収具510で回収することができ、回収した蒸着材料を再利用することで、材料利用効率を高めることができる。
しかしながら、特許文献1では、上記したように蒸着材料回収具510を蒸着室521から外部に取り出して、蒸着材料回収具510に付着した蒸着材料を回収する必要がある。
このため、蒸着材料回収具510を取り付けたり取り外したりする手間がかかる。
さらに、蒸着材料回収具510を蒸着室521から外部に取り出すために、真空状態を解除する等、装置を止めて再度立ち上げを行う必要がある。このため、生産効率が低下する。
また、蒸着材料回収具510から蒸着材料を回収するためには、例えば、遮断壁511に堆積している蒸着材料を、一旦加熱して蒸発あるいは昇華させた後、冷却して回収する必要があり、手間がかかる。
また、特許文献1に記載の方法では、蒸着材料回収具510における蒸気流放出口512の開口縁や、遮断壁511に蒸着材料が付着し、この蒸着材料回収具510に付着した蒸着材料が、蒸着中、すなわち、例えば上記した有機ELパネルの生産中に、落下することで、落下した蒸着材料(ダスト)に起因する製品不良が生じるという問題がある。
また、蒸着材料回収具510を蒸着室521から外部に取り出すため、汚染除去ための材料精製が必要になり、コストアップの原因になる。
また、特許文献1に記載の真空蒸着装置500は、蒸着材料回収具510によって被成膜基板200以外に向かう蒸着材料を回収してはいるものの、蒸着流をコリメート化する手段を有していないことで、図19に示すように、蒸気流放出口512を通過した蒸気流は広がりを有している。このため、成膜されたパターンに、ボケが生じてしまう。
特に、特許文献1には、蒸気流放出口512の開口縁に、蒸着材料が付着することで該開口縁が目詰まりすることを防止するためにヒータを設けることが開示されているが、このような構成とした場合、蒸気流放出口512で、蒸着粒子の散乱が生じる。
このように、従来の蒸着装置では、所定の精度でパターンを形成できず、表示品位の高いパネルを形成することができなかった。
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、従来のように蒸着材料の回収のためのカバー部材を別途設ける必要がなく、蒸着材料を装置外に取り出さずに回収、再利用することができるとともに、成膜パターンのボケを抑制し、表示品位の高いパネルを形成することができる蒸着粒子射出装置および蒸着装置並びに蒸着方法を提供することにある。
本発明にかかる蒸着粒子射出装置は、上記の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蒸着粒子発生部を備え、蒸着材料を加熱して気体状の蒸着粒子にして外部に射出する蒸着粒子射出装置であって、(1)上記蒸着粒子を射出させる複数の貫通口をそれぞれ有し、上記貫通口の開口方向に対向して対称に設けられた対のノズル部が少なくとも1組設けられた中空の回転体と、(2)上記回転体を回転させて上記対のノズル部の配置を入れ替える回転機構と、(3)各ノズル部に対応して設けられた複数の温度調整部材と、を備え、上記回転機構により、上記回転体に設けられたノズル部のうち1つのノズル部が外部に面して保持され、外部に面するノズル部は、対応する温度調整部材により、蒸着材料が気体になる温度よりも低い温度に冷却され、外部に面するノズル部と対をなすノズル部は、対応する温度調整部材により、蒸着材料が気体になる温度以上の温度に加熱されるとともに、上記回転機構により上記回転体が回転されると、上記各温度調整部材は、上記各ノズル部の配置に応じて上記冷却と加熱とを切り替えることを特徴としている。
なお、ここで、上記蒸着材料が気体になる温度とは、上記蒸着材料を蒸発させる場合はその蒸発温度、昇華させる場合はその昇華温度を示す。
上記の構成によれば、外部への蒸着粒子の射出口として用いられる、外部に面するノズル部の貫通口を上記したように上記蒸着材料が気体になる温度よりも低い温度とすることで、蒸着流の斜め成分をカットすることができるとともに、ノズル部の貫通口の物理的な長さ(ノズル長)によって蒸着流をコリメート化することができる。
しかしながら、その一方で、冷却ノズル部として用いられるノズル部における貫通口の壁面には、有機材料等の蒸着粒子が、付着物として付着する。
このため、蒸着粒子射出装置の累積使用時間が長くなると、冷却ノズル部として用いられるノズル部の貫通口に付着した付着物の量が増え、最終的には該貫通口を塞いでしまうおそれがある。
また、ノズル部、特に蒸着粒子射出装置の外部への蒸着粒子の射出口として用いられるノズル部の貫通口の開口面積が小さくなると、被成膜基板の膜厚分布に影響を与えるおそれがある。
そこで、上記したように、回転機構による回転体の回転操作により、冷却ノズル部と加熱ノズル部とを入れ替え、ノズル壁面に付着した付着物を加熱して気体にする(再蒸発または再昇華させる)ことで、蒸着粒子射出装置を成膜室外に取り出したり分解したりメンテナンスを行ったりするような特別な作業を行うことなく、ノズル部の目詰まりを解消することができる。また、上記付着物を蒸着材料として再利用することができるので、材料利用効率を飛躍的に高めることができる。
したがって、特許文献1のように蒸着材料の回収のためのカバー部材を別途設ける必要がなく、蒸着材料を装置外に取り出さずに回収、再利用することができる。
さらに、上記したように蒸着流をコリメート化することができるので、成膜パターンのボケを抑制し、表示品位の高いパネルを形成することができる。
また、本発明にかかる蒸着装置は、上記課題を解決するために、被成膜基板に所定のパターンの成膜を行う蒸着装置であって、(1)本発明にかかる上記蒸着粒子射出装置と、(2)貫通口を有し、上記蒸着粒子射出装置から射出された蒸着粒子を上記貫通口を通して上記被成膜基板に蒸着させる、上記被成膜基板の蒸着領域よりも面積が小さい蒸着マスクと、(3)上記蒸着マスクと被成膜基板とを一定距離離間させた状態で、上記蒸着粒子射出装置および蒸着マスクと、上記被成膜基板とのうち、少なくとも一方を相対移動させる移動手段とを備えていることを特徴としている。
また、本発明にかかる蒸着方法は、上記課題を解決するために、本発明にかかる上記蒸着装置を用いて被成膜基板に所定のパターンの成膜を行う蒸着方法であって、(1)上記蒸着マスクと被成膜基板とを一定距離離間させた状態で、上記蒸着粒子射出装置および蒸着マスクと、上記被成膜基板とのうち、少なくとも一方を相対移動させて蒸着を行う蒸着工程と、(2)上記回転機構により上記回転体を回転させて、外部に面するノズル部と、該ノズル部と対をなすノズル部との配置を入れ替えるとともに、上記冷却と加熱とを切り替える、ノズル部入れ替え工程とを備えていることを特徴としている。
被成膜基板の蒸着領域よりも面積が小さい蒸着マスクを用いて被成膜基板と蒸着マスクとを離間させて蒸着膜を成膜する場合、従来、蒸着粒子射出装置から飛来して蒸着マスクの貫通口を通過した蒸着粒子は、蒸着マスクの貫通口(マスク開口パターン)により散乱して被成膜基板に付着することで、成膜パターンが形成される。このため、従来は、成膜されたパターンにボケを生じ、所定の精度で成膜パターンを形成することはできなかった。
しかしながら、上記の各構成によれば、上記蒸着装置が上記蒸着粒子射出装置を備えることで、上記蒸着粒子射出装置から射出されて蒸着マスクに到達する蒸着粒子の飛来方向を、被成膜基板における被成膜面の法線方向(言い換えれば、蒸着マスクのマスク面の法線方向)と平行になるようにすることができる。
このため、上記の各構成によれば、蒸着マスクのマスク面に垂直に飛来した蒸着粒子が、蒸着マスクの貫通口を通過して、被成膜基板に、マスクパターン通りに付着する。このため、成膜パターンのパターンボケを無くし、高精度の成膜パターンを形成することができる。
また、上記蒸着装置が上記蒸着粒子射出装置を備えることで、蒸着粒子射出装置を成膜室外に取り出したり分解したりメンテナンスを行ったりするような特別な作業を行うことなく、ノズル部の目詰まりを解消することができる。このため、蒸着材料を装置外に取り出さずに回収、再利用することができる。
また、上記付着物を蒸着材料として再利用することができるので、材料利用効率を飛躍的に高めることができる。
したがって、成膜パターンのボケが抑制され、表示品位の高いパネルを、安価に形成することができる。
本発明によれば、外部への蒸着粒子の射出口として用いられる、外部に面するノズル部の貫通口を上記したように上記蒸着材料が気体になる温度よりも低い温度とすることで、蒸着流の斜め成分をカットすることができるとともに、ノズル部の貫通口の物理的な長さ(ノズル長)によって蒸着流をコリメート化することができる。
また、回転機構により回転体を回転させて冷却ノズル部と加熱ノズル部とを入れ替え、ノズル壁面に付着した付着物を加熱して再蒸発または再昇華させることで、蒸着粒子射出装置を成膜室外に取り出したり分解したりメンテナンスを行ったりするような特別な作業を行うことなく、ノズル部の目詰まりを解消することができる。また、上記付着物を蒸着材料として再利用することができるので、材料利用効率を飛躍的に高めることができる。
したがって、特許文献1のように蒸着材料の回収のためのカバー部材を別途設ける必要がなく、蒸着材料を装置外に取り出さずに回収、再利用することができる。
さらに、上記したように蒸着流をコリメート化することができるので、成膜パターンのボケを抑制し、表示品位の高いパネルを形成することができる。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について図1〜図9に基づいて説明すれば以下の通りである。
本発明の実施の一形態について図1〜図9に基づいて説明すれば以下の通りである。
<蒸着方式>
まず、本実施の形態で用いる蒸着方法における蒸着方式について、図3を参照して以下に説明する。
まず、本実施の形態で用いる蒸着方法における蒸着方式について、図3を参照して以下に説明する。
図3は、本実施の形態にかかる蒸着装置における真空チャンバ内の主要構成要素を示す俯瞰図である。なお、図3では、蒸着粒子射出装置30を簡略化して記載している。
本実施の形態にかかる蒸着装置並びに蒸着方法では、図3に示すように、シャドウマスクと称される蒸着用のマスク10(蒸着マスク)と被成膜基板200とを離間させて蒸着、成膜を行う。
本実施の形態にかかる蒸着装置並びに蒸着方法では、蒸着源としての蒸着粒子射出装置30とマスク10との相対的な位置は固定されている。蒸着粒子射出装置30とマスク10とは、マスク10のマスク面(すなわち、マスク10における開口部形成面)に垂直な方向であるZ軸方向に、互いに一定距離だけ離間して保持されている。
なお、以下、本実施の形態では、図3に示すように、被成膜基板200のサイズよりも小さいサイズのマスク10を使用し、蒸着粒子射出装置30およびマスク10を固定し、被成膜基板200の長手方向に平行な方向に被成膜基板200を搬送(インライン搬送)してマスク10上を通過させることで、被成膜基板200上に、マスク10に設けられた開口部11(貫通口)を介して蒸着材料を蒸着させる場合を例に挙げて説明する。
但し、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、被成膜基板200を固定し、蒸着粒子射出装置30およびマスク10を移動させてもよく、蒸着粒子射出装置30およびマスク10と、被成膜基板200とのうち、少なくとも一方を、他方に対して相対移動させても構わない。
また、マスク10に対する被成膜基板200の長辺200aの向きはこれに限定されるものではなく、被成膜基板200の大きさによっては、マスク10の長辺10aに被成膜基板200の長辺200aが平行となるようにマスク10と被成膜基板200とを配置してもよいことは言うまでもない。
また、蒸着粒子射出装置30とマスク10とは、相対的に位置が固定されていればよく、同一のホルダ等の保持部材を用いてマスクユニットとして一体的に設けられていてもよく、それぞれ独立して設けられていてもよい。
また、蒸着粒子射出装置30およびマスク10を被成膜基板200に対して相対移動させる場合には、上記したように蒸着粒子射出装置30およびマスク10を、同一の保持部材で保持した状態で、同一の移動機構を用いて被成膜基板200に対して相対移動させてもよい。
<蒸着装置の全体構成>
図1は、本実施の形態にかかる蒸着装置における要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
図1は、本実施の形態にかかる蒸着装置における要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
なお、図1は、図3に示すA−A線で蒸着装置を分断したときの蒸着装置における要部の概略構成を示している。
なお、図1と図3とでは、図示の便宜上、蒸着粒子射出装置における射出口としての開口の数がそれぞれ異なっているが、これにより本実施の形態の効果に影響を及ぼすものではなく、本実施の形態で得られる効果は変わらない。
図1に示すように、本実施の形態にかかる蒸着装置1は、真空チャンバ2(成膜室)内に、基板移動ユニット3、マスク移動ユニット4、シャッタ作動ユニット5、ホルダ6、シャッタ7、マスク10(蒸着マスク)、蒸着粒子射出装置移動ユニット20、蒸着粒子射出装置30(蒸着源)が設けられた構成を有している。
<真空チャンバ2の構成>
真空チャンバ2には、蒸着時に該真空チャンバ2内を真空状態に保つために、該真空チャンバ2に設けられた図示しない排気口を介して真空チャンバ2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。
真空チャンバ2には、蒸着時に該真空チャンバ2内を真空状態に保つために、該真空チャンバ2に設けられた図示しない排気口を介して真空チャンバ2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。
<基板移動ユニット3の構成>
基板移動ユニット3(基板搬送ユニット)は、被成膜基板200を保持するとともに、XYθ駆動モータ等の図示しないモータを備え、図示しないモータ駆動制御部によってモータを駆動させることで、被成膜基板200を移動させる。
基板移動ユニット3(基板搬送ユニット)は、被成膜基板200を保持するとともに、XYθ駆動モータ等の図示しないモータを備え、図示しないモータ駆動制御部によってモータを駆動させることで、被成膜基板200を移動させる。
基板移動ユニット3は、TFT基板等の被成膜基板200を、その被成膜面201がマスク10のマスク面に面するように保持した状態で移動させる。
本実施の形態では、図3に示したように、被成膜基板200よりも小さいサイズのマスク10を使用し、基板移動ユニット3を用いて、YX平面内で、X軸方向に被成膜基板200を搬送(インライン搬送)してマスク10上を通過させることで、蒸着材料の蒸着を行う。
また、被成膜基板200には、マスク10と被成膜基板200との位置合わせ(アライメント)を行うための図示しないアライメントマーカが設けられている。
基板移動ユニット3は、上記したように例えばXYθ駆動モータ等の図示しないモータを駆動させることで、被成膜基板200の位置ズレを解消し、適正な位置となるように位置補正を行う。
<マスク10の構成>
図3に示すように、本実施の形態では、マスク10として、矩形状(帯状)の蒸着マスクを使用し、被成膜基板200の長手方向に平行な方向に走査を行う。
図3に示すように、本実施の形態では、マスク10として、矩形状(帯状)の蒸着マスクを使用し、被成膜基板200の長手方向に平行な方向に走査を行う。
マスク10には、図1および図3に示すように、例えば帯状(ストライプ状)の開口部11(貫通口)が、例えば一次元方向に複数配列して設けられている。
開口部11の長手方向は、走査方向(基板搬送方向、図1および図3中、X軸方向)に平行になるように設けられており、走査方向に直交する方向(図1および図3中、Y軸方向)に複数並んで設けられている。
本実施の形態では、図3に示すように、マスク10の短辺10bに平行に伸びる開口部11が、マスク10の長手方向に複数並んで設けられている。
本実施の形態にかかるマスク10は、図3に示すように、被成膜基板200の走査方向に平行な方向におけるマスク10の開口部11の幅d1が、被成膜基板200の被成膜面201における被成膜領域(パネル領域201a)における、被成膜基板200の走査方向に平行な方向の幅d11よりも短くなるように形成されている。
一方、被成膜基板200の走査方向に垂直な方向におけるマスク10の蒸着領域(すなわち、開口部11群の形成領域)の幅d2は、1回の走査で被成膜基板200の走査方向に垂直な方向における被成膜領域全体に渡って成膜が行われるように、例えば、被成膜基板200の被成膜領域(パネル領域201a)における、被成膜基板200の走査方向に垂直な方向の幅d12に合わせて形成されている。但し、本実施の形態はこれに限定されるものではない。
なお、被成膜基板200における、蒸着粒子を付着させたくない部分は、図1に示すシャッタ7および防着板としてのホルダ6における後述する突出部8によって覆われている。
なお、マスク10としては、例えば、金属製のマスクが好適に用いられるが、これに限定されるものではない。
<マスク移動ユニット4の構成>
マスク移動ユニット4は、図1に示すように、蒸着用のマスク10を保持するとともに、XYθ駆動モータ等の図示しないモータを備え、図示しないモータ駆動制御部によってモータを駆動させることで、マスク10と蒸着粒子射出装置30との相対的な位置を保ったまま、マスク10を移動させる。
マスク移動ユニット4は、図1に示すように、蒸着用のマスク10を保持するとともに、XYθ駆動モータ等の図示しないモータを備え、図示しないモータ駆動制御部によってモータを駆動させることで、マスク10と蒸着粒子射出装置30との相対的な位置を保ったまま、マスク10を移動させる。
マスク10と蒸着粒子射出装置30との相対位置は固定されているが、アライメント作業による微小稼働領域は存在する。
言い換えれば、マスク10と蒸着粒子射出装置30とは、アライメント、空隙調整等の微調整の場合を除き、その相対位置関係は固定されている。
マスク10には、マスク10と被成膜基板200との位置合わせを行うための図示しないアライメントマーカが設けられている。また、マスク10には、マスク10と蒸着装置1との絶対位置合わせを行うための図示しない絶対位置合わせ用マーカが設けられている。一方、真空チャンバ2内には、マスク10の絶対位置に対応する図示しない絶対位置合わせ基準マーカが設けられている。
なお、上記絶対位置は、マスク10と蒸着装置1との相対的な位置あるいはマスク10と蒸着粒子射出装置30との相対的な位置に基づいて、予め、設計段階において装置的に決定される。
マスク移動ユニット4は、上記したように例えばXYθ駆動モータ等の図示しないモータを駆動させることで、マスク10の位置ズレを解消し、適正な位置となるように位置補正を行う。
<シャッタ7の構成>
図1に示すように、マスク10と蒸着粒子射出装置30との間には、蒸着粒子射出装置30から射出された蒸着粒子のマスク10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シャッタ7が設けられている。
図1に示すように、マスク10と蒸着粒子射出装置30との間には、蒸着粒子射出装置30から射出された蒸着粒子のマスク10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シャッタ7が設けられている。
シャッタ7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2内に射出されるのを防止する。例えば、被成膜基板200とマスク10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。
シャッタ7は、シャッタ作動ユニット5により、例えば、マスク10と蒸着粒子射出装置30との間に進退可能(挿入可能)に設けられている。
シャッタ7は、被成膜基板200への成膜時以外は、蒸着粒子射出装置30における蒸着粒子(蒸着材料)の射出口を覆っている。
<シャッタ作動ユニット5の構成>
シャッタ作動ユニット5は、図1に示すように、シャッタ7を保持するとともに、例えば、図示しない制御部からの蒸着OFF(オフ)信号/蒸着ON(オン)信号に基づいてシャッタ7を作動させる。
シャッタ作動ユニット5は、図1に示すように、シャッタ7を保持するとともに、例えば、図示しない制御部からの蒸着OFF(オフ)信号/蒸着ON(オン)信号に基づいてシャッタ7を作動させる。
シャッタ作動ユニット5は、例えば、図示しないモータを備え、図示しないモータ駆動制御部によってモータを駆動させることで、シャッタ7を作動(移動)させる。例えば、シャッタ作動ユニット5は、図示しない制御部からの蒸着OFF(オフ)信号に基づいて、マスク10と蒸着粒子射出装置30との間にシャッタ7を挿入することで、蒸着粒子射出装置30の射出口を閉鎖する。一方、図示しない制御部からの蒸着ON(オン)信号に基づいて、シャッタ作動ユニット5を作動させることにより、上記射出口を開放する。
このように、シャッタ作動ユニット5を作動させて、マスク10と蒸着粒子射出装置30との間にシャッタ7を適宜差し挟むことで、被成膜基板200における余計な部分(非成膜領域)への蒸着を防止することができる。
<ホルダ6の構成>
また、真空チャンバ2内には、図1に示すように、真空チャンバ2の内壁2aに隣接して、防着板兼真空チャンバ内構成物保持手段としてのホルダ6が設けられている。
また、真空チャンバ2内には、図1に示すように、真空チャンバ2の内壁2aに隣接して、防着板兼真空チャンバ内構成物保持手段としてのホルダ6が設けられている。
ホルダ6は、蒸着粒子射出装置30の射出口とマスク10における開口領域(開口部群形成領域)とを結ぶ蒸着粒子の射出経路を除く、蒸着粒子射出装置30の周囲および真空チャンバ2の内壁2a等、真空チャンバ2内における、蒸着粒子が付着して欲しくない蒸着粒子の飛散領域(蒸着粒子の必要な飛散領域である射出経路以外の余計な飛散領域)を覆うように設けられている。
ホルダ6には、蒸気流放出口となる開口部9をそれぞれ有するように、複数の突出部8が設けられている。なお、図1では、一例として、蒸着粒子射出装置30側から順に、第1の開口部9aを有する第1の突出部8a、第2の開口部9bを有する第2の突出部8b、第3の開口部9cを有する第3の突出部8cの、3つの突出部8が設けられている場合を例に挙げて図示している。
一例として、マスク移動ユニット4は第1の突出部8aによって保持されており、シャッタ作動ユニット5は、第3の突出部8cによって保持されている。また、基板移動ユニット3は、第1の突出部8aよりも上方に、第1の突出部8aと重畳して配置されている。
図1に示すように、上記蒸着装置1において、蒸着粒子射出装置30から飛散した蒸着粒子はマスク10内に飛散するように調整されており、マスク10外に飛散する蒸着粒子は、防着板(遮蔽板)としても機能する上記ホルダ6で適宜除去される。
これにより、マスク10の開口領域以外の余計な部分に蒸着粒子が付着して汚染されることを防ぐことができる。
<蒸着粒子射出装置移動ユニット20の構成>
蒸着粒子射出装置30は、マスク10を介して被成膜基板200に対向配置されている。前記したように、マスク10と蒸着粒子射出装置30とはその相対位置が固定されている。
蒸着粒子射出装置30は、マスク10を介して被成膜基板200に対向配置されている。前記したように、マスク10と蒸着粒子射出装置30とはその相対位置が固定されている。
なお、本実施の形態では、蒸着粒子射出装置30が、蒸着粒子射出装置移動ユニット20を介して真空チャンバ2の底壁に固定されており、マスク10がマスク移動ユニット4を介してホルダ6における第1の突出部8aに保持、固定されていることで、蒸着粒子射出装置30とマスク10とは、相対的に位置が固定されている。
但し、蒸着粒子射出装置30に対しても、アライメント作業による微小稼働領域は存在する。
蒸着粒子射出装置移動ユニット20は、図1に示すように、例えば、XYZステージ等のステージ21およびアクチュエータ22を備えている。
これらステージ21およびアクチュエータ22は、蒸着粒子射出装置30に隣接して設けられている。
ステージ21は、蒸着粒子射出装置30を保持するとともに、XYθ駆動モータ等の図示しないモータを備え、図示しないモータ駆動制御部によってモータを駆動させることで、蒸着粒子射出装置30を移動させる。
アクチュエータ22は、制御信号を、マスク10の開口部形成面に垂直なZ軸方向の動きに変換することで、マスク10と蒸着粒子射出装置30との間の空隙(離間距離)を制御するZ軸駆動アクチュエータである。
なお、マスク10と蒸着粒子射出装置30との間の空隙は、任意に設定することができ、特に限定されるものではない。しかしながら、蒸着材料の利用効率を高めるためには、空隙はできるだけ小さいことが望ましく、一例として、例えば100mm程度に設定される。
このように、蒸着粒子射出装置30は、蒸着粒子射出装置移動ユニット20によって、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向の何れの方向にも移動自在に設けられていることが好ましい。
<蒸着粒子射出装置30の構成>
図2は、本実施の形態にかかる蒸着粒子射出装置30の概略構成を示す断面図である。また、図4は、上記蒸着粒子射出装置30の要部の構成を示すブロック図である。
図2は、本実施の形態にかかる蒸着粒子射出装置30の概略構成を示す断面図である。また、図4は、上記蒸着粒子射出装置30の要部の構成を示すブロック図である。
なお、図2は、図3に示すB−B線で蒸着粒子射出装置30を分断したときの蒸着粒子射出装置30の概略構成を示している。言い換えれば、図2は、図1に一点鎖線で示す円筒軸に垂直な方向に蒸着粒子射出装置30を分断したときの断面の概略構成を示している。なお、図1では、図2に示す蒸着粒子漏れ防止部材の図示を省略している。
蒸着粒子射出装置30は、高真空下で、成膜材料である蒸着材料を加熱して蒸発または昇華させることにより、有機発光材料等の蒸着材料を、蒸着粒子として射出する。
本実施の形態では、一例として、蒸着粒子射出装置30が被成膜基板200の下方に配されており、被成膜基板200の被成膜面201が下方を向いている状態で、蒸着粒子射出装置30が、マスク10の開口部11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する。
本実施の形態にかかる蒸着粒子射出装置30は、図1、図2、および図4に示すように、回転可能に設けられた中空状の回転体40と、回転体40の周囲に設けられた蒸着粒子漏れ防止部材70と、回転体40を回転させる回転機構80と、ノズル部の入れ替えのタイミングを判断するためのパラメータを検出するパラメータ検出部90とを備えている。
<回転体40の構成>
図1および図2に示す回転体40は、円筒形状(すなわち、中空の円柱形状)であり、回転体40の周面41(すなわち、図1に一点鎖線で示す円筒軸42に平行な円筒面)には、円筒軸42に沿って設けられた、第1のノズル部50および第2のノズル部60からなる対のノズル部が、回転体40の内部空間を挟んで互いに対向して対称に設けられている。
図1および図2に示す回転体40は、円筒形状(すなわち、中空の円柱形状)であり、回転体40の周面41(すなわち、図1に一点鎖線で示す円筒軸42に平行な円筒面)には、円筒軸42に沿って設けられた、第1のノズル部50および第2のノズル部60からなる対のノズル部が、回転体40の内部空間を挟んで互いに対向して対称に設けられている。
第1のノズル部50には、図1および図2に示すように、第1のノズル部50と第2のノズル部60との重畳方向である例えば上下方向に貫通する開口部51(貫通口)が、開口部51の開口方向に垂直な方向に、所定の間隔を空けて複数並んで設けられている。
同様に、第2のノズル部60には、図1および図2に示すように、第1のノズル部50と第2のノズル部60との重畳方向である例えば上下方向に貫通する開口部61(貫通口)が、開口部61の開口方向に垂直な方向に、所定の間隔を空けて複数並んで設けられている。
言い換えれば、開口部51・61は、回転体40の周面41に、円筒軸42に垂直な方向に貫通して設けられ、円筒軸42に沿って、それぞれ、所定の間隔を空けて複数並んで設けられている。
被成膜基板200の被成膜面201の法線方向(言い換えれば、開口部51・61の開口面に垂直な方向)から見たときの、開口部51の中心位置(開口中心)と開口部61の中心位置(開口中心)とは、同じ位置に設けられている。
このため、開口部51・61は、開口部51・61の開口面に垂直な方向から見たときに、回転体40の内部空間を介して互いに連通している。
また、互いに対向する開口部51と開口部61、すなわち、開口部51・61の開口面に垂直な方向から見たときに中心位置が一致する開口部51と開口部61とは、同じ形状を有していることが好ましい。
なお、本実施の形態では、図1および図2に示すように、各開口部51および各開口部61は何れも同じ形状(同じ形状およびサイズ)を有している。
但し、膜厚分布の改善のため、同一(同一段)のノズル部内、つまり、本実施の形態においては、第1のノズル部50内および第2のノズル部60内においては、それぞれ開口部の形状(ノズル形状)が異なっていてもよい。
また、第1のノズル部50における開口部51の周囲には、第1のノズル部50の温度を調整・制御する温度調整部材として、熱交換器52が設けられている。
第2のノズル部60における開口部61の周囲には、第2のノズル部60の温度を調整・制御する温度調整部材として、熱交換器62が設けられている。
これにより、第1のノズル部50と第2のノズル部60とは、互いに独立して温度の調整・制御が可能となっている。
<蒸着粒子漏れ防止部材70の構成>
図2および図4に示すように、回転体40の周囲には、筐体として、外部への射出口以外の部分から蒸着粒子が外部に漏れることを防止するために、上記回転体40における外部への射出口を除いて上記回転体40を覆う蒸着粒子漏れ防止部材70が設けられている。
図2および図4に示すように、回転体40の周囲には、筐体として、外部への射出口以外の部分から蒸着粒子が外部に漏れることを防止するために、上記回転体40における外部への射出口を除いて上記回転体40を覆う蒸着粒子漏れ防止部材70が設けられている。
対をなすノズル部は、その一方のノズル部が外部に面し、外部に面するノズル部の開口部が、蒸着粒子射出装置30から外部に蒸着粒子を射出する射出口として用いられる。
蒸着粒子漏れ防止部材70には、蒸着粒子射出装置30から外部に蒸着粒子を射出する射出口として用いられる開口部71が、回転体40の周面41に設けられたノズル部の一つにおける各開口部(貫通口)に対応して形成されている。
これにより、1つのノズル部のみ(図1および図2に示す例では第1のノズル部50)が外部に面し、外部に面するノズル部の開口部は、開口部71を介して蒸着粒子射出装置30から外部に蒸着粒子を射出する射出口として用いられる。
また、蒸着粒子射出装置30には、上記ノズル部に、外部に射出される蒸着粒子を供給する蒸着粒子供給手段として、蒸着材料を加熱して気体状の蒸着粒子を発生させる蒸着粒子発生部が設けられている。
図2に示す例では、蒸着粒子漏れ防止部材70に、蒸着粒子発生部として、蒸着材料を収容して加熱する坩堝部72(るつぼ)が、一体的に設けられている。
上記蒸着粒子漏れ防止部材70には、図1および図2に示すように、坩堝部72として、回転体40の下方に円筒軸方向に沿って設けられた凹部73と、凹部73の周囲に設けられ、凹部73の温度を調整・制御して凹部73内の蒸着材料を加熱する熱交換器74とを備えている。
坩堝部72の温度、第1のノズル部50における開口部51の温度、第2のノズル部60における開口部61の温度は、対応する熱交換器74・52・62により、精度良く、かつ、それぞれ独立して制御されている。
凹部73は、内部の蒸着材料を収容する蒸着材料収容部として用いられる。
坩堝部72では、熱交換器74により、凹部73内の蒸着材料を加熱して蒸発(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)させて蒸着材料を気体化させることで、気体状の蒸着粒子を発生させる。
なお、上記熱交換器74としては、公知の熱交換器、例えば、一般的なヒータ等を使用することができる。
蒸着材料は、蒸着粒子発生部である上記坩堝部72で、蒸着材料が気体になる温度以上の温度に加熱されることで、高温の蒸着粒子となる。
なお、蒸着材料が気体になる温度とは、蒸着材料の蒸発温度(蒸発させる場合)あるいは昇華温度(昇華させる場合)を示す。
一般的に、蒸着粒子発生部では、蒸着粒子を多くして成膜レートを高くするため、蒸着材料が気体になる温度よりも高い温度に設定されている。
上記一対のノズル部のうち他方のノズル部、すなわち、外部に面していないノズル部(図1および図2に示す例では第2のノズル部50)は、上記坩堝部72に面し、坩堝部72で蒸発または昇華された蒸着材料は、坩堝部72に面するノズル部の開口部を通って射出口として用いられるノズル部の開口部に供給される。
なお、このとき、前記したように、対となるノズル部は互いに対称に形成されており、開口方向から見たときの、それぞれのノズル部における開口部の開口中心が同じ位置に設けられている。
また、蒸着粒子漏れ防止部材70と回転体40との間には、回転に支障がないように、1mm程度の僅かな隙間が設けられている。
<回転機構80の構成>
また、回転体40には、該回転体40を回転させる回転機構80が取り付けられている。
また、回転体40には、該回転体40を回転させる回転機構80が取り付けられている。
本実施の形態にかかる回転機構80は、図1および図4に示すように、回転体40に取り付けられた回転軸81と、回転軸81を駆動するモータ等の回転駆動部82と、回転駆動部82の駆動を制御する回転駆動制御部83とを備えている。
回転軸81は、回転体40の長手方向端面、すなわち、回転体40の円筒軸方向の両端面43a・43bの中心部に、ノズル列方向(すなわち、各ノズル部を構成する開口部列方向)に平行な円筒軸方向に突出して設けられている。
回転駆動制御部83は、例えば、後述するパラメータ検出部90(図4参照)から送られた検出結果に基づいて、モータ等の回転駆動部82を駆動して上記回転軸81を回転させることで、回転体40の上面と下面とを反転(上下逆転)させて、第1のノズル部50の配置と第2のノズル部60の配置とを互いに入れ替える。
第1のノズル部50および第2のノズル部60は、一方が、蒸着材料が気体になる温度よりも低温の冷却ノズル部(低温ノズル部)、他方が、蒸着材料が気体になる温度以上の温度に加熱された加熱ノズル部(高温ノズル部)として用いられる。
なお、ここで、低温/高温とは、相対的に低温、相対的に高温であることを示す。
このとき、各ノズル部は、第1のノズル部50であるか第2のノズル部60であるかに拘らず、外部に面する方のノズル部、つまり、蒸着粒子射出装置30から外部に蒸着粒子を射出させる射出口として用いられる上段側に位置する方のノズル部が冷却ノズル部として用いられる。また、他方のノズル部、すなわち、下段側である、坩堝部72に面する方のノズル部が加熱ノズル部として用いられる。
したがって、図1および図2に示すノズル部の配置では、第1のノズル部50が冷却ノズル部として用いられる一方、第2のノズル部60が加熱ノズル部として用いられる。
そして、その後、所定のタイミングで上記したように回転軸81を回転させることで、対のノズル部のうち冷却ノズル部として用いられているノズル部と加熱ノズル部として用いられているノズル部とを入れ替える。
これにより、それまで(つまり回転前まで)冷却ノズル部として用いられていたノズル部を、加熱ノズル部として使用し、それまで加熱ノズル部として用いられていたノズル部を冷却ノズル部として使用する。
<冷却ノズル部の説明>
冷却ノズル部として用いられるノズル部では、対応する熱交換器により、蒸着材料が気体になる温度よりも低い温度に調整・制御されている。
冷却ノズル部として用いられるノズル部では、対応する熱交換器により、蒸着材料が気体になる温度よりも低い温度に調整・制御されている。
冷却ノズル部の温度は、蒸着材料が気体になる温度よりも低ければよいが、蒸着材料が気体になる温度−119℃以上、蒸着材料が気体になる温度−5℃以下(蒸着材料が気体になる温度−119℃≦冷却ノズル部の温度≦蒸着材料が気体になる温度−5℃)の範囲内に設定されていることが好ましい。この理由は以下の通りである。
各ノズル部を、加工し易く熱伝導性を高くできる純銅をベースとし、ノズル部表面で化学変化が生じないようにニッケルメッキする構成とした場合のノズル部の熱膨張係数は、16.8×10−6℃である。
このとき、大型パネルを形成するために、ノズル部に開口部を1方向に複数並べて形成し、ノズル部の両端の開口部の中心間の距離(両端距離)が1mである場合、ノズル部の形成に用いられる料材の温度が1℃変わると、上記両端距離は、16.8μm伸びることになる。
しかしながら、ノズル部の開口部の位置が所定位置よりもずれる量は、多くても2mm以下である必要がある。
2mmよりも大きくなると、被成膜基板200の被成膜面201側から見たときの冷却ノズル部の位置と加熱ノズル部の位置との位置ずれ(つまり、第1のノズル部50における各開口部51の位置と第2のノズル部60における各開口部61の位置との位置ずれ)が大きくなりすぎ、粒子放出方向にズレが生じる。
従って、冷却ノズル部の温度は、蒸着材料が気体になる温度−119℃以上とすることが望ましい。なお、ノズル部の材料には、熱膨張係数がより小さい材料も存在する。しかしながら、そのような材料は、加工性および熱伝導性の点で難がある。
また、冷却ノズル部の温度が、蒸着材料が気体になる温度、例えば昇華温度に近すぎる場合、局所的温度分布等により、蒸着粒子吸着効果が少なくなるおそれがある。このため、冷却ノズル部の温度は、蒸着材料が気体になる温度−5℃以下であることが望ましい。
冷却ノズル部として用いられるノズル部では、該ノズル部を冷却することで、該ノズル部における開口部の壁面(ノズル壁面)に、蒸着流(蒸気流)の斜め成分を付着させることができる。したがって、斜め成分の蒸着粒子をカットすることができ、蒸着流のコリメート性を高めることができる。
しかしながら、その一方で、冷却ノズル部として用いられるノズル部における開口部の壁面には、例えば有機材料からなる蒸着粒子が、図1に示すように付着物211として付着する。
このため、蒸着粒子射出装置30の累積使用時間が長くなると、冷却ノズル部として用いられるノズル部の開口部に付着した付着物211の量が増え、最終的には開口部を塞いでしまう。
また、ノズル部、特に蒸着粒子射出装置30の外部への蒸着粒子の射出口として用いられる上段側の開口部の開口面積が小さくなると、被成膜基板200の膜厚分布に影響を与えるおそれがある。
<加熱ノズル部の説明>
一方、加熱ノズル部は、蒸着材料が気体になる温度(蒸発温度または昇華温度)以上の温度に設定されている。
一方、加熱ノズル部は、蒸着材料が気体になる温度(蒸発温度または昇華温度)以上の温度に設定されている。
このため、加熱ノズル部では、回転前(つまり、冷却ノズル部として用いられているとき)に開口部の壁面(ノズル壁面)に付着した付着物211を加熱して、再度、蒸発または昇華させる。
なお、ノズル壁面に付着した付着物211の再蒸発または再昇華に加えて、追加で、上記したように蒸着粒子発生部として坩堝部72を形成することで、蒸着膜量や蒸着レートが補完される。
すなわち、上記したようにノズル壁面に付着した付着物211を再蒸発または再昇華させて蒸着材料として再利用するだけでは蒸着膜量や蒸着レートが足りない場合でも、上記したように、加熱ノズル部側に、通常の蒸着材料を加熱して気体にする坩堝部72が設けられていることで、蒸着材料の不足を補うことができる。
加熱ノズル部および坩堝部72では、蒸着粒子を多くして成膜レートを高くするため、蒸着材料が気体になる温度よりも高い温度(蒸着材料が気体になる温度よりも若干高めの温度)に設定されていることが望ましい。
本実施の形態によれば、上記したように、ノズル壁面に付着した付着物211の再蒸発または再昇華に加えて、蒸着粒子発生部として坩堝部72を形成することで、蒸着膜量や蒸着レートが補完される。また、見方を変えれば、坩堝部72で蒸着粒子を発生させる一方で上記したようにノズル壁面に付着した付着物211を再蒸発または再昇華させることで、蒸着膜量や蒸着レートを補完することができる。
それでもなお、加熱ノズル部および坩堝部72では、蒸着材料が気体になる温度+10℃よりも低い温度では、必要な成膜レートを得ることができないおそれがある。一方、蒸着粒子が気体になる温度+100℃よりも高くなると、蒸着材料が熱分解する可能性が高くなる。
このため、加熱ノズル部および坩堝部72は、対応する熱交換器62・74により、蒸着粒子が気体になる温度+10℃以上、蒸着粒子が気体になる温度+100℃以下(つまり、蒸着粒子が気体になる温度+10℃≦蒸着粒子発生部41の温度≦蒸着粒子が気体になる温度+100℃)の範囲内に制御されていることが望ましい。
加熱ノズル部は、上記したように蒸着材料が気体になる温度以上の温度を有していれば、ノズル壁面に付着した付着物211を再蒸発または再昇華させることができる。
このため、加熱ノズル部は、蒸着材料が気体になる温度以上の温度を有していれば、坩堝部72と同じ温度に設定されていてもよく、坩堝部72よりも高い温度に設定されていてもよく、坩堝部72よりも低い温度に設定されていてもよいが、とりわけ、坩堝部72よりも低い温度に設定されていることが好ましい。
前記したように、対となるノズル部は、互いに対称に形成されており、開口方向から見たときの、それぞれのノズル部における開口部の開口中心が同じ位置に設けられている。
このため、上記したように対のノズル部が設けられていることで、上記開口方向、つまり、被成膜面201の法線方向における見掛け上のノズル部の開口部の長さ(開口長、ノズル長)を長くすることができ、ノズル長効果による蒸着流のコリメート化が可能となる。
すなわち、加熱ノズル部として用いられる、坩堝部72に面する下段側のノズル部では、該ノズル部の開口部の物理的な長さ(開口長、ノズル長)によって、蒸着粒子の直線性を改善し、蒸着流のコリメート化を図ることができる。
なお、冷却ノズル部として用いられる、外部に面する上段側のノズル部でも、前記したように斜め成分の蒸着粒子をカットすることでコリメート化を図る一方で、上記したようにノズル部の開口部の物理的な長さ(開口長、ノズル長)によって蒸着流のコリメート化を図ることができることは言うまでもない。
しかしながら、冷却ノズル部で、開口部の温度を一気に下げて蒸着流の温度を一気に下げると、開口部の壁面(ノズル壁面)に蒸着粒子が付着し易くなる。
そこで、加熱ノズル部を、蒸着材料が気体になる温度以上の温度でかつ坩堝部72の温度よりも低い温度に調整・制御することで、付着物211を再蒸発または再昇華させながら、蒸着粒子の放出(射出)経路において、蒸着粒子の温度を段階的に下げることができる。
これにより、単位時間内に冷却ノズル部の壁面に付着する付着物211の量を低減させることができるとともに、冷却ノズル部およびその近傍での圧力を低下させることができ、蒸着流のコリメート性をさらに改善することができる。
このように、本実施の形態によれば、前記したように冷却ノズル部で斜め成分の蒸着粒子をカットすることができ、蒸着流のコリメート性を高めることができるのみならず、加熱ノズル部でも、蒸着流のコリメート性を高めることができる。
また、上記したように、回転機構80による回転体40の回転操作により、冷却ノズル部と加熱ノズル部とを入れ替え、ノズル壁面に付着した付着物211を加熱して再蒸発または再昇華させることで、蒸着粒子射出装置30を真空チャンバ外に取り出したり分解したりメンテナンスを行ったりするような特別な作業を行うことなく、ノズル部の目詰まりを解消することができるとともに、上記付着物211を蒸着材料として再利用することができる。このため、材料利用効率を飛躍的に高めることができる。なお、付着物211を蒸着材料として再利用した場合の材料劣化がないことは、実験により確認済みである。
各ノズル部のノズル長は、特に限定されるものではないが、蒸着粒子のコリメート性を高めるために、50mm以上とすることが好ましい。なお、対となるノズル部は、上記したように回転体40の内部空間を挟んで互いに対向して対称に設けられていることから、同じノズル長に設定されることは言うまでもない。
加熱ノズル部および坩堝部72で蒸発または昇華された蒸着材料は、加熱ノズル部および回転体40の内部空間を通過して、外部に面する上段側の冷却ノズル部に供給される。
冷却ノズル部の開口部を通過した蒸着粒子は、蒸着粒子射出装置30の上方に設けられたマスク10の開口部11を介して被成膜基板200における被成膜面201に蒸着される。
なお、各ノズル部間の隙間はできるだけ小さくした方がよく、各ノズル部間の空間(すなわち、回転体40の内部空間)は必須ではない。
しかしながら、上記したように、対となる各ノズル部は、異なる温度に調整・制御されている。このため、冷却ノズル部と加熱ノズル部が近すぎると、互いに、対となる他方のノズル部の温度の影響を受け、加熱/冷却効率が悪くなるおそれがある。
このため、被成膜基板200の被成膜面201に垂直な方向における各ノズル部間の距離は、20mm以上設けられていることが好ましい。
また、本実施の形態において、真空チャンバ2は、高真空状態に保たれていることが好ましく、真空チャンバ2内の真空度(到達真空度)は、10−3Paよりも高い(言い換えれば、圧力が10−3Paよりも低い)ことが好ましい。
蒸着粒子の平均自由行程は、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10−3Pa以下だと、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、本実施の形態では、真空チャンバ2内の真空到達率を1.0×10−4Pa以上(言い換えれば、真空チャンバ2内の圧力を1.0×10−4Pa以下)とした。
<パラメータ検出部90の構成およびノズル部入れ替えタイミング>
本実施の形態では、上記したように、所定のタイミングで回転体40を反転させてノズル部を入れ替える。
本実施の形態では、上記したように、所定のタイミングで回転体40を反転させてノズル部を入れ替える。
パラメータ検出部90は、予め設定された、ノズル部の入れ替え条件に基づいて、ノズル部を入れ替えるタイミングを判断するためのパラメータを検出し、検出したパラメータを示す信号を、検出結果として、回転駆動制御部83に送る。
回転駆動制御部83は、パラメータ検出部90から送られた信号に基づいて、パラメータ検出部90で検出されたパラメータが、予め設定された条件(閾値)に達したか否かを判断し、上記パラメータが予め設定した条件に達したと判断したとき、モータ等の回転駆動部82により回転軸81を回転させて、冷却ノズル部と加熱ノズル部とを入れ替える。
上記パラメータ検出部90としては、例えば、イメージセンサ等の光学センサを用いることができる。
パラメータ検出部90として用いられる本実施の形態にかかるイメージセンサは、例えば、CCD等の撮像部と、上記撮像部から送られた画像を解析して、被成膜基板200の被成膜面201の法線方向から見たときに、冷却ノズル部として用いられる上段側のノズル部に付着した付着物211が、該上段側のノズル部の開口面積に占める割合を算出する演算部とを備えている。
回転駆動制御部83は、パラメータ検出部90からの信号に基づいて、上記演算部で演算した上記割合が予め設定した閾値に達したか否かを判断する。そして、上記割合が閾値に達したとき(例えば、被成膜基板200の被成膜面201の法線方向から見て、上記付着物211が、上記上段側のノズル部の開口面積の10%を占めるようになった時点で)、冷却ノズル部と加熱ノズル部とを入れ替える。
但し、冷却ノズル部と加熱ノズル部との入れ替えタイミングは、これに限定されるものではなく、任意に設定することができる。言い換えれば、ノズル部の入れ替えのタイミングを判断するためのパラメータは、上記割合に限定されるものではなく、パラメータ検出部90としては、上記割合以外のパラメータを検出するものであってもよい。
例えば、パラメータ検出部90は、イメージセンサ等の光学センサに代えて、蒸着粒子射出装置30の使用時間(稼働時間)を計測するタイマ部と、該タイマ部で計測された蒸着粒子射出装置30の使用時間を累積する演算部とを備えていてもよい。
すなわち、回転駆動制御部83は、パラメータ検出部90からの信号に基づいて、上記演算部で算出した蒸着粒子射出装置30の累積使用時間(累積稼働時間)が指定時間に達したか否かを判断し、上記蒸着粒子射出装置30の累積使用時間が指定時間に達した時点で、上記入れ替えを行うようにしてもよい。
また、上記パラメータ検出部90は、成膜回数をカウントするカウンタであってもよい。説明するまでもないが、この場合には、回転駆動制御部83は、上記カウンタでカウントされた成膜回数が指定成膜回数に達したか否かを判断し、上記カウンタでカウントされた成膜回数が指定成膜回数に達した時点で、上記入れ替えを行う。なお、上記成膜回数は、1回の成膜における、予め設定された、蒸着粒子射出量、蒸着時間、基板移動ユニット3の移動回数、マスク移動ユニット4の移動回数、蒸着粒子射出装置移動ユニット20の移動回数等により、計測することができる。
また、パラメータ検出部90は、付着物211に例えばレーザ光等の光を照射する光照射手段と、付着物211にレーザ光等の光を照射して得られる反射光の反射強度あるいはスペクトル等を検出する検出部と、上記検出部で検出した反射光の反射強度あるいはスペクトル等から付着物211の付着量を算出する演算部とを備えていてもよい。
この場合、回転駆動制御部83は、上記付着量が予め設定した閾値に達したか否かの判断に基づいて回転駆動部82の駆動を制御する。
なお、上記説明では、回転駆動制御部83が、パラメータ検出部90から送られた信号に基づいて、パラメータ検出部90で検出されたパラメータが予め設定された条件(閾値)に達したか否かを判断するものとした。
しかしながら、これに代えて、パラメータ検出部90が、検出したパラメータが予め設定された条件(閾値)に達したか否かを判断する判断部をさらに備えている構成としてもよい。
すなわち、パラメータ検出部90は、上記パラメータが予め設定した条件に達したときに、回転駆動制御部83に、上記パラメータが予め設定した条件に達したことを示す信号を、ノズル部入れ替えタイミング信号として出力するものであってもよく、回転駆動制御部83は、このノズル部入れ替えタイミング信号に基づいて回転駆動部82の駆動を制御するものであってもよい。
次に、上記蒸着装置1を用いた成膜パターンの形成方法、すなわち、本実施の形態にかかる蒸着方法の一例として、TFT基板側から光を取り出すボトムエミッション型でRGBフルカラー表示の有機EL表示装置の製造方法を例に挙げて説明する。
<有機EL表示装置の全体構成>
図5は、有機EL表示装置の概略構成を示す断面図である。
図5は、有機EL表示装置の概略構成を示す断面図である。
図5に示すように、有機EL表示装置100は、TFT(薄膜トランジスタ)基板110と、有機EL素子120と、接着層130と、封止基板140とを備えている。
TFT基板110には、画素領域となる部分に、スイッチング素子として、TFT等が形成されている。
有機EL素子120は、TFT基板110の表示領域に、マトリクス状に形成されている。
有機EL素子120が形成されたTFT基板110は、接着層130等により、封止基板140と貼り合わされている。
次に、上記有機EL表示装置100におけるTFT基板110および有機EL素子120の構成について詳述する。
<TFT基板110の構成>
図6は、有機EL表示装置100の表示部を構成する有機EL素子120の概略構成を示す断面図である。
図6は、有機EL表示装置100の表示部を構成する有機EL素子120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110は、ガラス基板等の透明な絶縁基板111上に、TFT112(スイッチング素子)および配線113、層間絶縁膜114、エッジカバー115等が形成された構成を有している。
有機EL表示装置100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111上には、配線113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120からなる各色の画素101R・101G・101Bが、マトリクス状に配列されている。
TFT112は、それぞれ、各画素101R・101G・101B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、TFT112における各層の図示並びに説明は省略する。
層間絶縁膜114は、各TFT112および配線113を覆うように、上記絶縁基板111上に、上記絶縁基板111の全領域に渡って積層されている。
層間絶縁膜114上には、有機EL素子120における第1電極121が形成されている。
また、層間絶縁膜114には、有機EL素子120における第1電極121をTFT112に電気的に接続するためのコンタクトホール114aが設けられている。これにより、TFT112は、上記コンタクトホール114aを介して、有機EL素子120に電気的に接続されている。
エッジカバー115は、第1電極121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120における第1電極121と第2電極126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115は、層間絶縁膜114上に、第1電極121の端部を覆うように形成されている。
第1電極121は、図6に示すように、エッジカバー115のない部分で露出している。この露出部分が各画素101R・101G・101Bの発光部となる。
言い換えれば、各画素101R・101G・101Bは、絶縁性を有するエッジカバー115によって仕切られている。エッジカバー115は、素子分離膜としても機能する。
<TFT基板110の製造方法>
絶縁基板111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。
絶縁基板111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114およびエッジカバー115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、TFT112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、TFT112を各画素101R・101G・101Bに形成したアクティブマトリクス型の有機EL表示装置100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120の構成>
有機EL素子120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121、有機EL層、第2電極126が、この順に積層されている。
有機EL素子120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121、有機EL層、第2電極126が、この順に積層されている。
第1電極121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121は、前記したようにコンタクトホール114aを介してTFT112と接続されている。
第1電極121と第2電極126との間には、図6に示すように、有機EL層として、第1電極121側から、例えば、正孔注入層兼正孔輸送層122、発光層123R・123G・123B、電子輸送層124、および電子注入層125が、この順に形成された構成を有している。
なお、図示はしていないが、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121を陽極とし、第2電極126を陰極としたものである。第1電極121を陰極とし、第2電極126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123R・123G・123B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122は、第1電極121およびエッジカバー115を覆うように、上記TFT基板110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122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122上には、発光層123R・123G・123Bが、それぞれ、画素101R・101G・101Bに対応して形成されている。
発光層123R・123G・123Bは、第1電極121側から注入された正孔と第2電極126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123R・123G・123B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124は、発光層123R・123G・123B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125は、第2電極126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124は、発光層123R・123G・123Bおよび正孔注入層兼正孔輸送層122を覆うように、これら発光層123R・123G・123Bおよび正孔注入層兼正孔輸送層122上に、上記TFT基板110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125は、電子輸送層124を覆うように、電子輸送層124上に、上記TFT基板110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124と電子注入層125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100は、電子輸送層124および電子注入層125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126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126は、電子注入層125を覆うように、電子注入層125上に、上記TFT基板110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123R・123G・123B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120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122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123R・123G・123Bと電子輸送層124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124に抜けるのを阻止し、発光効率を向上することができる。
<有機EL素子120の製造方法>
第1電極121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101R・101G・101Bに対応してパターン形成されている。
第1電極121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101R・101G・101Bに対応してパターン形成されている。
第1電極121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111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126が透明または半透明の必要がある。
これら第1電極121および第2電極126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121および第2電極126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121の積層に、後述する蒸着装置1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123R・123G・123B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122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123R・123G・123B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124、電子注入層125、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。
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200としてTFT基板110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121が形成された被成膜基板200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100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123R・123G・123Bを備えた有機EL素子120からなる各色の画素101R・101G・101B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123R・123G・123B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100では、TFT112を用いて、これら有機EL素子120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100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200上に、有機EL素子120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、マスク10には、所望の位置・形状に開口部11が形成されている。図1〜3に示すように、マスク10は、被成膜基板200の被成膜面201に、一定の空隙を介して対向配置される。
また、マスク10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30が配置される。
有機EL表示装置100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蒸着粒子射出装置30から射出される。
蒸着粒子として蒸着粒子射出装置30から射出された蒸着材料は、マスク10に設けられた開口部11を通して被成膜基板200に蒸着される。
これにより、開口部11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122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用のマスク10として用いて、成膜を行う。
なお、電子輸送層124や電子注入層125、第2電極126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123R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用のマスク10として用いて、成膜を行う。
<有機EL表示装置100の製造工程の流れ>
図7は、有機EL表示装置100の製造工程を工程順に示すフローチャートである。
図7は、有機EL表示装置100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110を作製し、この作製したTFT基板110上に、第1電極121を形成する(ステップS1)。なお、TFT基板110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121が形成されたTFT基板110上に、オープンマスクを蒸着用のマスク10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(ステップS2)。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122とすることができる。
次いで、ファインマスクを蒸着用のマスク10として用いて、発光層123R・123G・123Bを、真空蒸着法により塗り分け蒸着する(ステップS3)。これにより、各画素101R・101G・101Bに応じたパターン膜を形成する。
その後、発光層123R・123G・123Bが形成されたTFT基板110上に、オープンマスクを蒸着用のマスク10として用いて、電子輸送層124、電子注入層125、第2電極126を、順に、真空蒸着法により、画素領域全面に形成する(ステップS4〜S6)。
以上のように、蒸着が完了した基板に対して、有機EL素子120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120の領域(表示部)の封止を行う(ステップS7)。
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100が作製される。有機EL表示装置100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120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。
<実験による成膜パターンの比較>
次に、上記したように対のノズル部を設ける場合と設けない場合とで、得られる成膜パターンの精度を比較した結果を以下に示す。
次に、上記したように対のノズル部を設ける場合と設けない場合とで、得られる成膜パターンの精度を比較した結果を以下に示す。
まず、比較に用いた蒸着粒子射出装置の概略構成について説明する。
図8は、成膜パターンの精度の比較に用いた蒸着粒子射出装置の概略構成を示す断面図である。
図8に示す蒸着粒子射出装置400には、ノズル部として、対のノズル部に代えて、冷却ノズル部のみが設けられた構成を有している。また、蒸着粒子射出装置400には、回転機構は設けられていない。
蒸着粒子射出装置400は、坩堝部401として、内部に蒸着材料を収容する、一面(上部)が開口された加熱容器402と、加熱容器402の周囲に設けられ、加熱容器402内の蒸着材料を加熱する熱交換器403とが設けられた蒸着材料供給ユニットを備えている。
また、坩堝部401上には、該坩堝部401に隣接して、冷却ノズル部411が設けられたノズルユニット410が設けられている。
冷却ノズル部411には、上下方向に貫通する複数の開口部412(貫通口)が設けられている。また、冷却ノズル部411における開口部412の周囲には、冷却ノズル部411の温度を調整・制御する熱交換器413が設けられている。
冷却ノズル部411は、ノズルユニット410内に、該冷却ノズル部411がノズルユニット410内を横断するように、開口部412の開口面(ノズル面)に垂直な方向に突出して設けられている。
実験には、蒸着源として、図1に示す蒸着粒子射出装置30と上記蒸着粒子射出装置400とを使用し、それ以外は、同じ条件とした。
なお、蒸着材料には、緑色の発光材料であり、例えば緑色の発光層123Gのホスト材料に用いられるAlq3(アルミニウムキノリノール錯体)(昇華温度305℃)を使用し、Alq3の単膜を、シリコンウェハ上に、100nmの厚みでインライン成形した。
また、被成膜基板200の被成膜面201に垂直な方向における被成膜基板200とマスク10との間の離間距離は1mmとした。また、被成膜基板200の被成膜面201に垂直な方向における蒸着粒子射出装置30・400とマスク10との間の離間距離は125mmとした。
また、真空チャンバ2の到達真空度は、何れも1.0×10−4Pa以下とした。
また、図1に示す蒸着粒子射出装置30における冷却ノズル部の温度は250℃とし、加熱ノズル部および坩堝部72の温度は、共に330℃とした。
なお、図8に示す蒸着粒子射出装置400でも、冷却ノズル部411の温度は250℃とし、坩堝部401の温度は330℃とした。
また、何れの蒸着粒子射出装置でも、被成膜基板200の被成膜面201に垂直な方向における各ノズル部の開口部長(ノズル長)は何れも50mmとした。
また、被成膜基板200の被成膜面201に垂直な方向における冷却ノズル部と加熱ノズル部との間の隙間、並びに、冷却ノズル部411と坩堝部401との間の隙間は、互いに温度の影響を受けないように、それぞれ20mmとした。
得られた成膜パターンを光学顕微鏡で観察した結果を図9の(a)・(b)に示す。
図9の(a)は、蒸着源に図1に示す蒸着粒子射出装置30を用いて得られた成膜パターンの光学顕微鏡写真を示す図であり、図9の(b)は、蒸着源に図8に示す蒸着粒子射出装置400を用いて得られた成膜パターンの光学顕微鏡写真を示す図である。
マスク10の開口部11を通過するときに蒸着流に斜め成分が存在していると、得られたパターンには、その端部に、マスク10の開口部11を斜めに通過した蒸着粒子による傾斜部(膜厚が異なる部分)が生じる。
蒸着源として蒸着粒子射出装置400を使用した場合には、図9の(b)に示すように、得られたパターンの幅方向に、膜厚が異なる部分が多重線として見て取れるとともに、この膜厚が異なる部分の幅、つまり、本来形成すべき成膜パターン以上に広がった部分の幅が、図9の(a)と比較してかなり大きいことが判る。
この理由としては、以下のように考えられる。
すなわち、蒸着粒子射出装置400では、上記したように、外部への射出口として上記したように冷却ノズル部411を設けることで、ノズル長を長くする効果に加えて、ノズル壁面に斜め成分の蒸着粒子を付着させることで、蒸着流れをコリメート化している。
しかしながら、図8に示すように、坩堝部401に隣接してノズルユニット410を設けた場合、外部への射出口となる冷却ノズル部411が、加熱容器402に近接して設けられていることで、蒸着粒子射出装置400から飛来してマスク10の開口部11を通過した蒸着粒子は、マスク10の開口部11(マスク開口パターン)により散乱する。
このため、蒸着粒子射出装置400を蒸着源として使用した場合、成膜されたパターンにボケを生じ、所定の精度で成膜パターンを形成することができない。
また、蒸着粒子射出装置400は、さらに、以下の問題点を有している。
すなわち、蒸着粒子射出装置400では、上記したように、冷却ノズル部411を蒸着粒子が気体になる温度未満の温度に設定していることで、ノズル壁面に蒸着粒子が付着物として付着する。ノズル壁面に付着した付着物の膜厚は、使用時間が長くなるにつれ、だんだん厚くなる。
この結果、成膜レートが低下したり、得られた成膜パターンに膜厚ムラが生じたりする。また、ノズル壁面に付着した付着物によって目詰まりが生じる。なお、このような問題は、膜厚分布改善のため、ノズル径を小さくすることも一因になっている。
以上のように、蒸着源として蒸着粒子射出装置400を使用した場合には、図9の(b)に示すように得られた成膜パターンに大きなパターンボケが生じるのに対し、蒸着源として蒸着粒子射出装置30を使用した場合には、図9の(a)に示すように、図9の(b)と比較してパターンボケが改善できる。
このことから、蒸着源として本実施の形態にかかる蒸着粒子射出装置30を使用することで、表示品位の高い表示パネルを形成できることが判る。
また、蒸着源として本実施の形態にかかる蒸着粒子射出装置30を使用した場合、前記したように回転体40を回転させて冷却ノズル部と加熱ノズル部とを入れ替えることで、ノズル壁面に付着した付着物211を除去(再蒸発または再昇華)することができる。
したがって、蒸着源として蒸着粒子射出装置30を用いた場合、上記したような付着物211に由来する成膜レートの低下や膜厚ムラ、ノズル部の目詰まりといった問題が生じないか、もしくは低減されることは、実験により証明するまでもなく、明白である。
<基板移動ユニット3の変形例>
なお、本実施の形態では、図1に示すように、被成膜基板200が、基板移動ユニット3上に載置されている場合を例に挙げて図示したが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。
なお、本実施の形態では、図1に示すように、被成膜基板200が、基板移動ユニット3上に載置されている場合を例に挙げて図示したが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。
基板移動ユニット3は、例えば、図示しない静電チャックを備えていることが好ましい。例えば、被成膜基板200の非成膜面202が、被成膜基板200の非成膜面202側に配置された基板移動ユニット3に、静電チャック等の手法で保持されていることで、被成膜基板200を、自重による撓みがない状態で基板移動ユニット3に保持することができる。
<その他変形例>
また、図3では、マスク10の開口部11および蒸着粒子射出装置30の射出口が、一次元(すなわち、ライン状)に配列されている場合を例に挙げて示している。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、マスク10の開口部11と蒸着粒子射出装置30の射出口とは、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。
また、図3では、マスク10の開口部11および蒸着粒子射出装置30の射出口が、一次元(すなわち、ライン状)に配列されている場合を例に挙げて示している。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、マスク10の開口部11と蒸着粒子射出装置30の射出口とは、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。
また、本実施の形態では、有機EL表示装置100がTFT基板110を備え、該TFT基板110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100は、TFT基板110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、本実施の形態では、上記したようにTFT基板110上に有機層を形成する場合を例に挙げて説明したが、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、有機層に代えて、電極パターンを形成する場合にも好適に用いることができる。
なお、上記回転体40の材料(素材)は、蒸着材料の種類、特に、蒸着材料が気体になる温度に応じて、上記冷却および加熱によって劣化や変形がない材料を適宜選択すればよく、特に限定されるものではない。上記回転体40の材料としては、例えば、坩堝等の公知の蒸着源に用いられている材料を用いることができる。
本実施の形態にかかる蒸着粒子射出装置30および蒸着装置1並びに蒸着方法は、上記したように有機EL表示装置100の製造方法以外にも、パターン化された膜を蒸着により成膜する、あらゆる製造方法並びに製造装置に対して好適に適用することができる。
例えば、有機EL表示装置100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。
〔実施の形態2〕
本実施の形態について主に図10に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施の形態について主に図10に基づいて説明すれば、以下の通りである。
なお、本実施の形態では、主に、実施の形態1との相違点について説明するものとし、実施の形態1で用いた構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
実施の形態1では、回転体40に、回転体40の内部空間を挟んで対向して対称に設けられ、冷却ノズル部および加熱ノズル部として用いられる対のノズル部が、1組設けられている場合を例に挙げて説明した。
しかしながら、このような対のノズル部は、複数組設けられていてもよい。
図10は、本実施の形態にかかる蒸着粒子射出装置30の概略構成を示す断面図である。
なお、図10は、図3に示すB−B線で蒸着粒子射出装置30を分断したときの断面の概略構成、つまり、回転体40の円筒軸42に垂直な方向の蒸着粒子射出装置30の断面の概略構成を示している。
また、図3に示すA−A線で蒸着粒子射出装置30を分断したときの断面の概略構成、つまり、回転体40の円筒軸方向の蒸着粒子射出装置30の断面の概略構成は、図1に示す蒸着粒子射出装置30の断面の概略構成と同じである。
図10では、一例として、回転体40に、第1のノズル部50および第2のノズル部60からなる第1の対のノズル部91(1組目のノズル部)と、第3のノズル部55および第4のノズル部65からなる第2の対のノズル部92(2組目のノズル部)とが設けられている場合を示している。
第1の対のノズル部91と第2の対のノズル部92とは、同じ形状並びに構成を有している。
したがって、第3のノズル部55における開口部56(貫通口)および第4のノズル部65における開口部66(貫通口)は、それぞれ、円筒軸方向に沿って複数並んで設けられているとともに、回転体40の内部空間を挟んで互いに対向して対称に設けられている。
開口部51・61同様、開口部56の中心位置(開口中心)と開口部66の中心位置(開口中心)とは、それぞれ、開口面に垂直な方向から見たときに、同じ位置に設けられている。
また、第3のノズル部55における開口部56の周囲には、第3のノズル部55の温度を調整・制御する温度調整部材として、熱交換器57が設けられている。
第4のノズル部65における開口部66の周囲には、第4のノズル部65の温度を調整・制御する温度調整部材として、熱交換器67が設けられている。
なお、坩堝部72の構成は前記した通りである。
したがって、第1のノズル部50、第2のノズル部60、第3のノズル部55、第4のノズル部65、坩堝部72は、それぞれ、互いに独立して温度の調整・制御が可能となっている。
上記第1の対のノズル部91および第2の対のノズル部92は、回転体40の回転軸(回転中心)となる円筒軸42を中心として、円筒軸42の周りに、それぞれ、所定の間隔を空けて設けられている。
言い換えれば、回転体40の円筒軸42の周りに、各組のノズル部(すなわち、第1の対のノズル部91および第2の対のノズル部92)を構成するノズル部同士が交互に所定の間隔を空けて設けられている。
図10では、第1のノズル部50、第3のノズル部55、第2のノズル部60、第4のノズル部65が、時計回りにこの順に、等間隔で設けられている。
したがって、第1のノズル部50、第3のノズル部55、第2のノズル部60、第4のノズル部65は、回転体40の円筒軸42の周りに、90度毎に形成されており、第1の対のノズル部の開口方向と第2の対のノズル部の開口方向とは、互いに90度異なっている。
第1の対のノズル部91および第2の対のノズル部92は、回転機構80により、何れか1組の対のノズル部のうち何れか一方のノズル部が、蒸着粒子漏れ防止部材70の開口部71に面するように保持される。
図10では、第1の対のノズル部における第1のノズル部50が開口部71に面し、第2のノズル部60が、坩堝部72に面して保持されている場合を示している。
本実施の形態でも、外部に面し、蒸着粒子射出装置30における外部への射出口として用いられるノズル部が冷却ノズル部として用いられ、該ノズル部と対をなすノズル部が加熱ノズル部として用いられる。
本実施の形態によれば、上記したように、回転体40に、回転体40の回転軸となる円筒軸42を中心として、所定の間隔を空けて、対のノズル部が複数組設けられていることで、1組のノズル部を使用している間に、他の組のノズル部の温度を変える時間を稼ぐことができる。
このため、回転機構80による回転体40の回転動作完了後の冷却ノズル部および加熱ノズル部の温度がそれぞれ安定するまでの時間を短くすることができる。
また、蒸着粒子漏れ防止部材70には、一方向に開口部71が設けられていることで、蒸着粒子漏れ防止部材70は、開口部71に面しているノズル部以外のノズル部に対して、シャッタとして機能する。
なお、勿論、蒸着粒子漏れ防止部材70に代えて、あるいは、蒸着粒子漏れ防止部材70に加えて各ノズル部の開口部に、開閉可能に設けられたシャッタをそれぞれ設け、各シャッタの開閉を制御して外部への射出口として用いられる冷却ノズルの開口部のみを開放してそれ以外の開口部を閉鎖してもよい。
本実施の形態によれば、上記したように第1の対のノズル部91と第2の対のノズル部92とが同じ形状並びに構成を有しているため、第1の対のノズル部および第2の対のノズル部を用いて蒸着を行うことで、実施の形態1と同様の実験結果並びに効果が得られることは、言うまでもない。
<変形例>
なお、本実施の形態では、上記したように回転体40の円筒軸42を中心として該円筒軸42の周りに、90度毎に1組、計2組のノズル部を設けた場合を例に挙げて説明した。
なお、本実施の形態では、上記したように回転体40の円筒軸42を中心として該円筒軸42の周りに、90度毎に1組、計2組のノズル部を設けた場合を例に挙げて説明した。
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、例えば、60度毎に1組で計3組のノズル部を設けてもよく、回転体40には、対のノズル部が3組以上設けられていても構わない。
〔実施の形態3〕
本実施の形態について主に図11〜14に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施の形態について主に図11〜14に基づいて説明すれば、以下の通りである。
なお、本実施の形態では、主に、実施の形態1、2との相違点について説明するものとし、実施の形態1、2で用いた構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
図11および図12は、それぞれ、本実施の形態にかかる蒸着粒子射出装置30の要部の概略構成を示す断面図である。
なお、図11は、回転体40の円筒軸方向の断面の概略構成を示し、図12は、回転体40の円筒軸方向に垂直な方向の断面の概略構成を示している。
本実施の形態にかかる蒸着粒子射出装置30は、動作原理的には、実施の形態1にかかる蒸着粒子射出装置30と同様である。
但し、本実施の形態にかかる蒸着粒子射出装置30は、各組のノズル部、すなわち、対のノズル部において対をなす各ノズル部が、それぞれ、複数段のノズル部からなる点で、実施の形態1にかかる蒸着粒子射出装置30と異なっている。
言い換えれば、上記蒸着粒子射出装置30における回転体40には、複数段の冷却ノズル部と複数段の加熱ノズル部とが設けられている。
図11、および、図12に実線で示すように、本実施の形態では、回転体40の回転中心となる円筒軸42を挟んで蒸着粒子漏れ防止部材70の開口部71側に配された第1のノズル部50は、ノズル部50aおよびノズル部50bの2段のノズル部で構成されている。
一方、上記円筒軸42を挟んで第1のノズル部50とは反対側に配された第2のノズル部60は、ノズル部60aおよびノズル部60bの2段のノズル部で構成されている。
図12に示すように、上記回転体40は、外管40a(第1の円筒管)と、外管40aの内部に設けられた内管40b(第2の円筒管)とからなる二重管構造を有している。
図11および図12に示すように、これら外管40aおよび内管40bには、被成膜基板200の被成膜面201に垂直な方向から見たときに、これら外管40aおよび内管40bを貫くように、円筒軸方向に沿って複数の開口部(貫通口)が設けられている。
外管40aおよび内管40bには、それぞれ、回転体40の回転中心となる円筒軸42を挟んで対向するように、それぞれ複数の開口部からなるノズル部が設けられている。
外管40aには、上記ノズル部として、円筒軸42を挟んで対向する開口部51a群および開口部61a群からなる対のノズル部50a・60aが互いに対向して対称に設けられている。
内管40bには、上記ノズル部として、円筒軸42を挟んで対向する開口部51b群および開口部61b群からなる対のノズル部50b・60bが互いに対向して対称に設けられている。
このため、各ノズル部50a・50b・60a・60bは、それぞれ、開口部51a・51b・61a・61bの開口方向に互いに離間して重畳して配されている。
各ノズル部50a・50b・60a・60bは、それぞれ同じ形状並びに構成を有している。
重畳して設けられた各開口部51a・51b・61a・61bは、その開口面に垂直な方向から見たときに、その中心位置(開口中心)が、それぞれ同じ位置に設けられている。
また、ノズル部50aにおける開口部51aの周囲には、ノズル部50aの温度を調整・制御する温度調整部材として、熱交換器52aが設けられている。
ノズル部50bにおける開口部51bの周囲には、ノズル部50bの温度を調整・制御する温度調整部材として、熱交換器52bが設けられている。
ノズル部60aにおける開口部61aの周囲には、ノズル部60aの温度を調整・制御する温度調整部材として、熱交換器62aが設けられている。
ノズル部60bにおける開口部61bの周囲には、ノズル部60bの温度を調整・制御する温度調整部材として、熱交換器62bが設けられている。
なお、坩堝部72の構成は前記した通りである。
したがって、各ノズル部50a・50b・60a・60bおよび坩堝部72は、それぞれ、互いに独立して温度の調整・制御が可能となっている。
このため、各ノズル部50a・50b・60a・60bおよび坩堝部72は、それぞれ異なっていてもよい。
但し、円筒軸42を挟んで対向する対のノズル部のうち一方のノズル部、すなわち、円筒軸42を挟んで蒸着粒子漏れ防止部材70の開口部71側に配されたノズル部(図11および図12ではノズル部50a・50b)は、蒸着材料が気体になる温度よりも低い温度とする。また、他方のノズル部(図11および図12ではノズル部60a・60b)は、蒸着材料が気体になる温度以上の温度とする。
本実施の形態によれば、図11および図12に示すように、例えば、上記したようにそれぞれ開口部が設けられた径の異なる複数の円筒管(図11および図12では外管40aおよび内管40b)を組み合わせることで多重管(図11および図12では二重管)とし、その端面に、各円筒管を嵌合する図示しない溝部が設けられている等した、上記多重管を固定するキャップ部40cを設け、このキャップ部40cに回転軸81を固定することで、多段のノズル部が設けられた回転体40を形成することができる。
本実施の形態によれば、上記したように冷却ノズル部および加熱ノズル部をそれぞれ多段構造とすることで、蒸着流のコリメート性を高めることができる。
また、上記したように冷却ノズル部が複数段設けられていることで、冷却ノズル部における付着物211(蒸着粒子)の付着量の許容量を増加させることができる。
このため、冷却ノズル部と加熱ノズル部との入れ替えタイミングを長くすることができる。
<実験による成膜パターンの比較>
次に、比較のために、蒸着源として図11および図12に示す蒸着粒子射出装置30を用いて、実施の形態1と同様にして実際に成膜パターンを形成した結果を図13に示す。
次に、比較のために、蒸着源として図11および図12に示す蒸着粒子射出装置30を用いて、実施の形態1と同様にして実際に成膜パターンを形成した結果を図13に示す。
図13は、蒸着源に図11および図12に示す蒸着粒子射出装置30を用いて得られた成膜パターンの光学顕微鏡写真を示す図である。
なお、実験には、蒸着源として上記したように図11および図12に示す蒸着粒子射出装置30を使用し、以下に示すように条件を変更した以外は、実施の形態1における実験による成膜パターンの比較で用いた条件と同じ条件とした。
すなわち、本実施の形態では、坩堝部72側から順に、第1の加熱ノズル部、第2の加熱ノズル部、第2の冷却ノズル部、第1の冷却ノズル部とすると、坩堝部72および第1の加熱ノズル部の温度は、共に330℃、第2の加熱ノズル部の温度は325℃、第2の冷却ノズル部の温度は270℃、第1の冷却ノズル部の温度は250℃とした。
すなわち、図11、および、図12に実線で示す配置とした場合においては、ノズル部60aを330℃、ノズル部60bを325℃、ノズル部50bを270℃、ノズル部50aを250℃とした。
また、被成膜基板200の被成膜面201に垂直な方向における各ノズル部50a・50b・60a・60bの開口部長(ノズル長)は何れも50mmとした。
また、被成膜基板200の被成膜面201に垂直な方向における冷却ノズル部と加熱ノズル部との間の隙間、並びに、冷却ノズル部411と坩堝部401との間の隙間は、互いに温度の影響を受けないように、それぞれ20mmとした。
また、被成膜基板200の被成膜面201に垂直な方向におけるノズル部50bとノズル部60bとの隙間、つまり、第2の冷却ノズル部と第2の加熱ノズル部との間の隙間(内管40bの内管径(開口径)に等しい)は20mmとした。
また、ノズル部50aとノズル部50bとの間の隙間並びにノズル部60aとノズル部60bとの間の隙間、つまり、第1の冷却ノズル部と第2の冷却ノズル部との間の隙間並びに第1の加熱ノズル部と第2の加熱ノズル部との間の隙間(外管40aと内管40bとの間の隙間に等しい)は、何れも10mmとした。
図13に示すように、本実施の形態によれば、実施の形態1よりもさらにパターンボケが改善され、パターンボケが殆ど無い成膜パターンを得ることができた。したがって、本実施の形態によれば、さらに高精細な表示パネルを形成できることが判る。
また、本実施の形態では、上記したように、各ノズル部50a・50b・60a・60bを、外部に面するノズル部ほど低い温度に調整・制御した。
第1の冷却ノズル部と第2の冷却ノズル部とは、上記したように異なる温度に制御されていてもよく、同じ温度に制御されていてもよい。また、第1の加熱ノズル部と第2の加熱ノズル部とは、上記したように異なる温度に制御されていてもよく、同じ温度に制御されていてもよい。
しかしながら、上記したように、蒸着粒子の放出経路において、蒸着粒子が通過する開口部(ノズル部)を複数段設け、ノズル部の温度を段階的に変化(徐々に低下)させることにより、蒸着粒子の流れを直線化しながら、ノズル部の壁面に付着する蒸着材料を低減させることができる。
また、上記したように蒸着粒子の射出経路における上流側から下流側にかけてノズル部の温度を徐々に低下させることで、各段のノズル部の開口部を通過する蒸着粒子の温度を徐々に低下させることができる。
これにより、蒸着粒子射出装置30の射出口となる、第1の冷却ノズル部における開口部の圧力を局所的に低下させることができるため、該開口部における蒸着粒子の散乱をより効果的に防止することができる。
また、上記したように、ノズル部の温度を段階的に変化(徐々に低下)させることで、第1の冷却ノズル部での圧力を下げ、第1の冷却ノズル部での蒸着粒子拡散を改善することができる。
また、このように第1の冷却ノズル部およびその付近の圧力を低くすることで、第1の冷却ノズル部で、平均自由工程が短くなる現象を抑制でき、蒸着流のコリメート性をさらに改善することができる。
また、上記したように蒸着粒子の直進性を高めるため、冷却ノズル部を冷却することで斜め成分の蒸着粒子をノズル壁面に付着させる場合、上記したように複数段のノズル部を設けないか、設けても各ノズル部の温度を変化させることなく、外部に面する冷却ノズル部の温度を一気に下げることで蒸着流の温度を一気に下げると、該冷却ノズル部のノズル壁面に付着する蒸着粒子の付着量が多くなる。
しかしながら、上記したように多段のノズル部を設け、各ノズル部の温度を段階的に変化(徐々に低下)させることで、前記したように冷却ノズル部における付着物211(蒸着粒子)の付着量の許容量を増加させることができるのみならず、冷却ノズル部のノズル壁面に付着する蒸着粒子の付着量を低減させることができる。
したがって、この場合、冷却ノズル部と加熱ノズル部との入れ替えタイミングをさらに長くすることができる。
<回転体40の変形例>
上記したように、本実施の形態では、主に、回転体40に、第1のノズル部50および第2のノズル部60として、ノズル部50a・50b・60a・60bが設けられている場合を例に挙げて説明した。
上記したように、本実施の形態では、主に、回転体40に、第1のノズル部50および第2のノズル部60として、ノズル部50a・50b・60a・60bが設けられている場合を例に挙げて説明した。
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、図12に二点鎖線で示すように、回転体40に、第1のノズル部50および第2のノズル部60に加えて、第3のノズル部55、第4のノズル部65がさらに設けられていてもよい。
すなわち、回転体40には、ノズル部として、開口部56aおよび熱交換器57aが設けられたノズル部55a、開口部56bおよび熱交換器57bが設けられたノズル部55b、開口部66aおよび熱交換器67aが設けられたノズル部65a、開口部66bおよび熱交換器67bが設けられたノズル部65bが、さらに設けられていてもよい。
これにより、上記した効果に加えて、実施の形態2に記載の効果を得ることができる。
<その他の変形例>
図14は、本実施の形態にかかる蒸着粒子射出装置30の要部の概略構成の一例を示す側面図である。
図14は、本実施の形態にかかる蒸着粒子射出装置30の要部の概略構成の一例を示す側面図である。
本実施の形態並びに前記実施の形態1、2では、回転体40が円筒形状を有し、回転体と蒸着粒子漏れ防止部材70との間に1mm程度の微細な隙間を設けて回転体40を回転させる場合を例に挙げて説明した。
しかしながら、回転体40の形状は円筒形状に限定されるものではなく、図14に示すように、例えば、角筒形状(中空の角柱形状)としてもよい。
この場合、例えば、回転体40の天壁および底壁に、これら天壁および底壁を貫通する開口部(貫通口)を、それぞれ、回転体40の端面に設けられた回転軸81の軸方向に沿って複数設けるとともに、その周囲に熱交換器を配設することで、回転体40に、図1と同様の断面構成を有する対のノズル部を形成することができる。
また、回転体40の内部に、回転軸81の軸方向に沿って棚状に突出するノズル部を、所定の間隔を空けて複数(複数段)、重畳して設けることで、回転体40に、図11と同様の断面構成を有する複数段のノズル部を形成することができる。
なお、図11に示すように回転体40の内部に複数段のノズル部を形成する場合、回転体40は、ノズル部毎にユニット化され、複数のユニットが連結された構成を有していてもよい。なお、この場合の連結方法は特に限定されるものではない。また、同様に坩堝部72もユニット化することができる。
このように回転体40を例えば角筒形状とする場合、例えば、回転機構80が、図14に示すようにノズル部の開口方向に伸縮可能に設けられたアクチュエータ84(昇降機構)をさらに備えるとともに、回転駆動部82(図4参照)が、回転軸81を駆動するモータ等の回転軸駆動部と、アクチュエータ84を駆動するモータ等のアクチュエータ駆動部とを備え、アクチュエータ84に、回転軸81を保持する保持部85を設ける等して、回転体40をアクチュエータ84で持ち上げて回転させてもよい。
これにより、冷却ノズル部と加熱ノズル部とを入れ替えることができる。
なお、このように冷却ノズル部と加熱ノズル部とを入れ替えるときに回転体40をアクチュエータ84で持ち上げて回転させる構成とした場合、回転体40とアクチュエータ84との境界部には隙間がないことが望ましいが、隙間がある場合には、図14に二点鎖線で示すように、回転体40および坩堝部72の何れか一方に、回転体40と坩堝部72との境界部(隙間)に対応して、蒸着粒子を捕捉するトラップ44(蒸着粒子捕捉部)を設けてもよい。
なお、トラップ44は、図示しない熱交換器により冷却されていることが、蒸着粒子を効率良く捕捉することができることから好ましい。
〔実施の形態4〕
本実施の形態について主に図15〜図17に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施の形態について主に図15〜図17に基づいて説明すれば、以下の通りである。
なお、本実施の形態では、主に、実施の形態1〜3との相違点について説明するものとし、実施の形態1〜3で用いた構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
<蒸着粒子射出装置30の構成>
図15は、本実施の形態にかかる蒸着装置1における真空チャンバ2内の主要構成要素を模式的に示す断面図である。また、図16は、本実施の形態にかかる蒸着装置1における要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
図15は、本実施の形態にかかる蒸着装置1における真空チャンバ2内の主要構成要素を模式的に示す断面図である。また、図16は、本実施の形態にかかる蒸着装置1における要部の概略構成を模式的に示す断面図である。
本実施の形態にかかる蒸着装置1は、マスク10と蒸着粒子射出装置30との間に制限板300(アパーチャ)を設けたことを除けば、実施の形態1における蒸着装置1と同様の構成を有している。
したがって、以下では、本実施の形態にかかる蒸着装置1の構成として、制限板300についてのみ説明を行う。
<制限板300の構成および効果>
本実施の形態では、蒸着源として実施の形態1と同様の蒸着粒子射出装置30を使用している。しかしながら、蒸着流のコリメート性がさらに必要な場合には、図15および図16に示すように、マスク10と蒸着粒子射出装置30との間に、蒸着粒子の通過を制限する制限板300を、マスク10と平行に設けることが望ましい。
本実施の形態では、蒸着源として実施の形態1と同様の蒸着粒子射出装置30を使用している。しかしながら、蒸着流のコリメート性がさらに必要な場合には、図15および図16に示すように、マスク10と蒸着粒子射出装置30との間に、蒸着粒子の通過を制限する制限板300を、マスク10と平行に設けることが望ましい。
制限板300には、上下方向に貫通する複数の開口部301(貫通口)が設けられている。
マスク10と蒸着粒子射出装置30との間に、このように、蒸着粒子の通過を制限する制限板300が設けられていることで、被成膜基板200に形成された成膜パターンにおける膜厚分布を改善することができる。
図15および図16に示すように、被成膜基板200の被成膜面201の法線方向に対し、制限板300の開口部301の中心位置は、蒸着粒子射出装置30における各ノズル部の開口部(図15および図16に示す例では、第1のノズル部50および第2のノズル部60における開口部51・61)の中心位置と同じ位置に形成されている。
但し、蒸着粒子射出装置30における各ノズル部の開口形状(例えば外部への射出口として用いられる冷却ノズル部の形状およびサイズ)と制限板300の開口形状(開口部301の形状およびサイズ)とは互いに異なっていても構わない。
上記したように各開口部51・61・301の中心位置を合わせることで、冷却ノズル部からの蒸着流が若干広がりを有していても、制限板300により、高精度に蒸着流の広がりを抑制することができる。したがって、蒸着流のコリメート性を高めることができる。
なお、図16では、簡略化のため、マスク10の開口部11の開口形状と制限板300の開口形状とを合わせているが、実際にはマスク10の開口部11によるパターン形状の方が細かい。
例えば、被成膜基板200の大きさや形成する成膜パターンにもよるが、走査方向(基板搬送方向)と平行な方向における、制限板300の各開口部301の開口サイズは、0.2m以下とすることが好ましい。
但し、上記開口サイズが0.2mよりも大きい場合、マスク10への蒸着粒子の付着量が単に増えたりして成膜に寄与しない蒸着粒子成分が増加するだけである。
これに対し、走査方向(基板搬送方向)と平行な方向における、マスク10の各開口部11の開口サイズが大きすぎると、パターン精度が低下する。
このため、マスク10の上記開口サイズは、精度を確保するために、現状の技術レベルでは、20cm以下とする必要がある。
また、走査方向(基板搬送方向)に垂直な方向における、制限板300の開口サイズは、被成膜基板200の大きさや形成する成膜パターンにもよるが、5cm以下とすることが好ましい。5cmよりも大きくなると、被成膜基板200の被成膜面201での蒸着膜の膜厚ムラが大きくなったり、マスク10のパターンと成膜されるパターンとのズレ量が大きくなり過ぎたりする等の問題が生じる。
被成膜基板200の被成膜面201に垂直な方向における制限板300の位置は、制限板300が、マスク10と蒸着粒子射出装置30との間に、蒸着粒子射出装置30から離間して設けられてさえいれば、特に限定されるものではない。制限板300は、例えばマスク10に密着して設けられていてもよい。
なお、制限板300を蒸着粒子射出装置30から離間して設ける理由は、以下の通りである。
制限板300は、斜め成分の蒸着粒子をカットするため、加熱しないか、図示しない熱交換器により冷却される。このため、制限板300は、蒸着粒子射出装置30の出射口よりも低い温度になっている。
また、被成膜基板200の方向に蒸着粒子を飛来させないときには、図示しないシャッタを、制限板300と蒸着粒子射出装置30との間に設ける必要がある。このため、制限板300と蒸着粒子射出装置30との間には、少なくとも2cm以上の距離を設ける必要がある。
<実験による成膜パターンの比較>
次に、比較のために、図15および図16に示す構成を有する蒸着装置1を用いて、実際に成膜パターンを形成した結果を図17に示す。
次に、比較のために、図15および図16に示す構成を有する蒸着装置1を用いて、実際に成膜パターンを形成した結果を図17に示す。
図17は、本実施の形態にかかる蒸着装置1を用いて得られた成膜パターンの光学顕微鏡写真を示す図である。
なお、実験には、蒸着源として上記したようにマスク10と蒸着粒子射出装置30との間に制限板300を設け、被成膜基板200の被成膜面201に垂直な方向における制限板300と蒸着粒子射出装置30との間の距離並びに制限板300とマスク10との間の距離をそれぞれ5cmとした以外は、実施の形態1における実験による成膜パターンの比較で用いた条件と同じ条件とした。
図17に示すように、本実施の形態によれば、実施の形態1よりもさらにパターンボケが改善された成膜パターンを得ることができた。
したがって、本実施の形態によれば、さらに高精細な表示パネルを形成できることが判る。また、上記実験の結果から、本実施の形態によれば、マスク10と蒸着粒子射出装置30との間に制限板300を設けることで、蒸着広がりを改善でき、さらに蒸着流のコリメート性を高めることができることが判る。
<変形例>
図18は、蒸着粒子射出装置30の変形例を示す断面図である。なお、図18では、蒸着粒子漏れ防止部材70の図示を省略している。
図18は、蒸着粒子射出装置30の変形例を示す断面図である。なお、図18では、蒸着粒子漏れ防止部材70の図示を省略している。
実施の形態1〜4では、回転体40に蒸着粒子を供給するための蒸着粒子発生部として、坩堝部72が設けられている場合を例に挙げて説明した。
しかしながら、図18に示すように、坩堝部72は、必ずしも必要ではない。
また、実施の形態1〜4では、熱交換器52・62が、各ノズル部に対応して、回転体40と一体的に設けられてい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。
すなわち、対のノズル部のうち外部に面するノズル部が冷却ノズル部として用いられ、該ノズル部と対をなすノズル部が加熱ノズル部として用いられる。
したがって、図18に示すように、回転体40が一重の円筒管からなり、冷却ノズル部および加熱ノズル部がそれぞれ1段だけ形成されている場合、蒸着粒子漏れ防止部材70に、回転体40に形成されたノズル部にそれぞれ対応するように熱交換器52・62を配することで、外部への射出口となるノズル部を一方の熱交換器52で冷却し、他方のノズル部を熱交換器62で加熱してもよい。
すなわち、熱交換器52・62は、回転体40とは別に設けられていても構わない。
また、蒸着粒子射出装置30に蒸着粒子発生部として坩堝部72を設ける代わりに、例えば、蒸着粒子漏れ防止部材70に、図示しないロードロック式の配管を設け、加熱機構を用いた、真空チャンバ外に設けられたタンク等の図示しない蒸着材料収容容器から、加熱した上記配管を用いてガス状態の蒸着材料を蒸着粒子発生部に供給しても構わない。
<ダウンデポジション>
また、実施の形態1〜4では、蒸着粒子射出装置30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30が、マスク10の開口部11を介して、蒸着粒子を下方から上方に向かって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。
また、実施の形態1〜4では、蒸着粒子射出装置30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30が、マスク10の開口部11を介して、蒸着粒子を下方から上方に向かって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、図1に示す基板移動ユニット3、マスク移動ユニット4、シャッタ作動ユニット5、蒸着粒子射出装置移動ユニット20の配置を、変更(例えば、図1に示す配置とは上下逆転)することで、蒸着粒子射出装置30を、被成膜基板200の上方に設け、マスク10の開口部11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。
なお、このようにダウンデポジションを行う場合、例えば、蒸着粒子漏れ防止部材70における凹部73に蒸着材料を直接収容して加熱する代わりに、上記したように、蒸着粒子漏れ防止部材70に、例えばロードロック式の配管を使用して、蒸発または昇華された蒸着材料を、ロードロック式の配管を通じて射出させればよい。
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30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30側を向いて垂直方向に立てられている状態で、マスク10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。
また、例えば、上記蒸着粒子射出装置30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30側を向いて垂直方向に立てられている状態で、マスク10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。
なお、このようにサイドポジションを行う場合にも、例えば、蒸着粒子漏れ防止部材70における凹部73に蒸着材料を直接収容して加熱する代わりに、蒸着粒子漏れ防止部材70に、例えばロードロック式の配管を使用して、蒸発または昇華された蒸着材料を、ロードロック式の配管を通じて射出させればよい。
<要点概要>
以上のように、上記各実施の形態にかかる蒸着粒子射出装置は、蒸着材料を加熱して気体状の蒸着粒子を発生させる蒸着粒子発生部を備え、蒸着材料を加熱して気体状の蒸着粒子にして外部に射出する蒸着粒子射出装置であって、(1)上記蒸着粒子を射出させる複数の貫通口をそれぞれ有し、上記貫通口の開口方向に対向して対称に設けられた対のノズル部が少なくとも1組設けられた中空の回転体と、(2)上記回転体を回転させて上記対のノズル部の配置を入れ替える回転機構と、(3)各ノズル部に対応して設けられた複数の温度調整部材と、を備え、上記回転機構により、上記回転体に設けられたノズル部のうち1つのノズル部が外部に面して保持され、外部に面するノズル部は、対応する温度調整部材により、蒸着材料が気体になる温度よりも低い温度に冷却され、外部に面するノズル部と対をなすノズル部は、対応する温度調整部材により、蒸着材料が気体になる温度以上の温度に加熱されるとともに、上記回転機構により上記回転体が回転されると、上記各温度調整部材は、上記各ノズル部の配置に応じて上記冷却と加熱とを切り替える。
以上のように、上記各実施の形態にかかる蒸着粒子射出装置は、蒸着材料を加熱して気体状の蒸着粒子を発生させる蒸着粒子発生部を備え、蒸着材料を加熱して気体状の蒸着粒子にして外部に射出する蒸着粒子射出装置であって、(1)上記蒸着粒子を射出させる複数の貫通口をそれぞれ有し、上記貫通口の開口方向に対向して対称に設けられた対のノズル部が少なくとも1組設けられた中空の回転体と、(2)上記回転体を回転させて上記対のノズル部の配置を入れ替える回転機構と、(3)各ノズル部に対応して設けられた複数の温度調整部材と、を備え、上記回転機構により、上記回転体に設けられたノズル部のうち1つのノズル部が外部に面して保持され、外部に面するノズル部は、対応する温度調整部材により、蒸着材料が気体になる温度よりも低い温度に冷却され、外部に面するノズル部と対をなすノズル部は、対応する温度調整部材により、蒸着材料が気体になる温度以上の温度に加熱されるとともに、上記回転機構により上記回転体が回転されると、上記各温度調整部材は、上記各ノズル部の配置に応じて上記冷却と加熱とを切り替える。
上記の構成によれば、外部への蒸着粒子の射出口として用いられる、外部に面するノズル部の貫通口を上記したように上記蒸着材料が気体になる温度よりも低い温度とすることで、蒸着流の斜め成分をカットすることができるとともに、ノズル部の貫通口の物理的な長さ(ノズル長)によって蒸着流をコリメート化することができる。
また、回転機構による回転体の回転操作により、冷却ノズル部と加熱ノズル部とを入れ替え、ノズル壁面に付着した付着物を加熱して気体にする(再蒸発または再昇華させる)ことで、蒸着粒子射出装置を成膜室外に取り出したり分解したりメンテナンスを行ったりするような特別な作業を行うことなく、ノズル部の目詰まりを解消することができる。また、上記付着物を蒸着材料として再利用することができるので、材料利用効率を飛躍的に高めることができる。
したがって、特許文献1のように蒸着材料の回収のためのカバー部材を別途設ける必要がなく、蒸着材料を装置外に取り出さずに回収、再利用することができる。
さらに、上記したように蒸着流をコリメート化することができるので、成膜パターンのボケを抑制し、表示品位の高いパネルを形成することができる。
上記蒸着粒子射出装置において、上記回転体には、上記対のノズル部が複数組設けられており、各組のノズル部は、上記回転体の回転軸を中心として回転方向に所定の間隔を空けて設けられていることが好ましい。
このように、上記回転体の回転軸(回転中心)の周りに、対のノズル部が複数組設けられていることで、1組のノズル部を使用している間に、他の組のノズル部の温度を変える時間を稼ぐことができる。
このため、上記回転機構による回転体の回転動作完了後の冷却ノズル部および加熱ノズル部の温度がそれぞれ安定するまでの時間を短くすることができる。
また、上記対をなす各ノズル部は、それぞれ、上記貫通口の開口方向に所定の間隔を空けて設けられた複数段のノズル部からなることが好ましい。
上記の構成によれば、冷却ノズル部および加熱ノズル部をそれぞれ多段構造とすることができ、蒸着流のコリメート性を高めることができる。
また、上記したように冷却ノズル部が複数段設けられていることで、冷却ノズル部における付着物の付着量の許容量を増加させることができる。
このため、冷却ノズル部と加熱ノズル部との入れ替えタイミングを長くすることができる。
また、上記複数段のノズル部は、外部に面するノズル部ほど低い温度に制御されていることが好ましい。
また、外部に面するノズル部と対をなすノズル部は、対応する温度調整部材により、蒸着材料が気体になる温度以上の温度で、かつ、上記蒸着粒子発生部の温度よりも低い温度に加熱されることが好ましい。
冷却ノズル部で、貫通口の温度を一気に下げて蒸着流の温度を一気に下げると、貫通口の壁面(ノズル壁面)に蒸着粒子が付着し易くなる。
そこで、上記複数段のノズル部が、外部に面するノズル部ほど低い温度に制御されていることで、付着物を再蒸発または再昇華させながら、蒸着粒子の放出(射出)経路において、蒸着粒子の温度を段階的に下げることができる。
また、加熱ノズル部として用いられる、外部に面するノズル部と対をなすノズル部を、蒸着材料が気体になる温度以上の温度で、かつ、上記蒸着粒子発生部の温度よりも低い温度に調整・制御することで、付着物を再蒸発または再昇華させながら、蒸着粒子の放出(射出)経路において、蒸着粒子の温度を段階的に下げることができる。
上記の各構成によれば、単位時間内に冷却ノズル部の壁面に付着する付着物の量を低減させることができるとともに、冷却ノズル部およびその近傍での圧力を低下させることができ、蒸着流のコリメート性をさらに改善することができる。
したがって、冷却ノズル部と加熱ノズル部との入れ替えタイミングをさらに長くすることができるとともに、成膜パターンのボケをさらに抑制し、より表示品位が高いパネルを形成することができる。
また、上記蒸着粒子射出装置は、上記対のノズル部の配置を入れ替えるタイミングを判断するためのパラメータを検出するパラメータ検出部をさらに備え、上記回転機構は、上記パラメータ検出部から送られた信号に基づいて、上記パラメータ検出部で検出されたパラメータが、予め設定された条件に達したときに、上記対のノズル部の配置を入れ替えることが好ましい。
この場合、例えば、上記パラメータ検出部は、撮像部と、該撮像部から送られた画像を解析して、外部に面するノズル部に付着した付着物が、該外部に面するノズル部の開口面積に占める割合を算出する演算部とを備えたイメージセンサであり、上記回転機構は、上記演算部で算出した上記割合が予め設定した閾値に達したときに、上記対のノズル部の配置を入れ替える構成とすることができる。
また、上記パラメータ検出部は、当該蒸着粒子射出装置の稼働時間を計測するタイマ部と、該タイマ部で計測された稼働時間を累積する演算部とを備え、上記回転機構は、上記演算部で算出した累積稼働時間が指定時間に達したときに、上記対のノズル部の配置を入れ替える構成としてもよい。
また、上記パラメータ検出部は、射出した蒸着粒子によって成膜される成膜回数をカウントするカウンタであり、上記回転機構は、上記カウンタでカウントされた成膜回数が指定成膜回数に達したときに、上記対のノズル部の配置を入れ替える構成としてもよい。
また、上記パラメータ検出部は、外部に面するノズル部に付着した付着物に光を照射する光照射手段と、上記付着物に光を照射して得られる反射光の反射強度あるいはスペクトルを検出する検出部と、上記検出部で検出した反射光の反射強度あるいはスペクトルから付着物の付着量を算出する演算部とを備え、上記回転機構は、上記付着量が予め設定した閾値に達したときに、上記対のノズル部の配置を入れ替える構成としてもよい。
また、上記各実施の形態にかかる蒸着装置は、被成膜基板に所定のパターンの成膜を行う蒸着装置であって、(1)上記蒸着粒子射出装置と、(2)貫通口を有し、上記蒸着粒子射出装置から射出された蒸着粒子を上記貫通口を通して上記被成膜基板に蒸着させる、上記被成膜基板の蒸着領域よりも面積が小さい蒸着マスクと、(3)上記蒸着マスクと被成膜基板とを一定距離離間させた状態で、上記蒸着粒子射出装置および蒸着マスクと、上記被成膜基板とのうち、少なくとも一方を相対移動させる移動手段とを備えている。
上記各実施の形態にかかる蒸着方法は、上記蒸着装置を用いて被成膜基板に所定のパターンの成膜を行う蒸着方法であって、(1)上記蒸着マスクと被成膜基板とを一定距離離間させた状態で、上記蒸着粒子射出装置および蒸着マスクと、上記被成膜基板とのうち、少なくとも一方を相対移動させて蒸着を行う蒸着工程と、(2)上記回転機構により上記回転体を回転させて、外部に面するノズル部と、該ノズル部と対をなすノズル部との配置を入れ替えるとともに、上記冷却と加熱とを切り替える、ノズル部入れ替え工程とを備えている。
上記の各構成によれば、上記蒸着装置が上記蒸着粒子射出装置を備えることで、上記蒸着粒子射出装置から射出されて蒸着マスクに到達する蒸着粒子の飛来方向を、被成膜基板における被成膜面の法線方向と平行になるようにすることができる。
このため、上記の各構成によれば、蒸着マスクのマスク面に垂直に飛来した蒸着粒子が、蒸着マスクの貫通口を通過して、被成膜基板に、マスクパターン通りに付着する。このため、成膜パターンのパターンボケを無くし、高精度の成膜パターンを形成することができる。
また、上記蒸着装置が上記蒸着粒子射出装置を備えることで、蒸着粒子射出装置を成膜室外に取り出したり分解したりメンテナンスを行ったりするような特別な作業を行うことなく、ノズル部の目詰まりを解消することができる。このため、蒸着材料を装置外に取り出さずに回収、再利用することができる。
また、上記付着物を蒸着材料として再利用することができるので、材料利用効率を飛躍的に高めることができる。
したがって、成膜パターンのボケが抑制され、表示品位の高いパネルを、安価に形成することができる。
また、上記蒸着装置において、上記蒸着粒子射出装置と蒸着マスクとの間には、蒸着粒子の通過を制限する制限板が設けられていることが好ましい。
上記したように上記蒸着粒子射出装置と蒸着マスクとの間に制限板を設けることで、蒸着広がりを改善でき、さらに蒸着流のコリメート性を高めることができる。
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。
なお、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並びに蒸着方法は、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 蒸着装置
2 真空チャンバ
2a 内壁
3 基板移動ユニット(移動手段)
4 マスク移動ユニット(移動手段)
5 シャッタ作動ユニット
6 ホルダ
7 シャッタ
8 突出部
8a 第1の突出部
8b 第2の突出部
8c 第3の突出部
9 開口部
9a 第1の開口部
9b 第2の開口部
9c 第3の開口部
10 マスク(蒸着マスク)
10a 長辺
10b 短辺
11 開口部(貫通口)
20 蒸着粒子射出装置移動ユニット
21 ステージ
22 アクチュエータ
30 蒸着粒子射出装置
40 回転体
40a 外管
40b 内管
40c キャップ部
41 周面
42 円筒軸(回転軸、回転中心)
43a・43b 端面
44 トラップ
50 第1のノズル部
50a・50b・60a・60b ノズル部
51 開口部(貫通口)
51a・51b 開口部(貫通口)
52 熱交換器(温度調整部材)
52a・52b 熱交換器(温度調整部材)
55 第3のノズル部
55a・55b ノズル部
56 開口部(貫通口)
56a・56b 開口部(貫通口)
57 熱交換器(温度調整部材)
57a・57b 熱交換器(温度調整部材)
60 第2のノズル部
60a・60b ノズル部(貫通口)
61 開口部(貫通口)
61a・61b 開口部(貫通口)
62 熱交換器(温度調整部材)
62a・62b 熱交換器(温度調整部材)
65 第4のノズル部
65a・65b ノズル部
66 開口部(貫通口)
66a・66b 開口部(貫通口)
67 熱交換器(温度調整部材)
67a・67b 熱交換器(温度調整部材)
70 蒸着粒子漏れ防止部材
71 開口部
72 坩堝部(蒸着粒子発生部)
73 凹部
74 熱交換器
80 回転機構
81 回転軸
82 回転駆動部
83 回転駆動制御部
84 アクチュエータ
85 保持部
90 パラメータ検出部
91・92 ノズル部
100 有機EL表示装置
101R・101G・101B 画素
110 TFT基板
111 絶縁基板
112 TFT
113 配線
114 層間絶縁膜
114a コンタクトホール
115 エッジカバー
120 有機EL素子
121 第1電極
122 正孔注入層兼正孔輸送層
123R・123G・123B 発光層
124 電子輸送層
125 電子注入層
126 第2電極
130 接着層
140 封止基板
200 被成膜基板
200a 長辺
201 被成膜面
202 非成膜面
211 付着物
300 制限板
301 開口部(貫通口)
2 真空チャンバ
2a 内壁
3 基板移動ユニット(移動手段)
4 マスク移動ユニット(移動手段)
5 シャッタ作動ユニット
6 ホルダ
7 シャッタ
8 突出部
8a 第1の突出部
8b 第2の突出部
8c 第3の突出部
9 開口部
9a 第1の開口部
9b 第2の開口部
9c 第3の開口部
10 マスク(蒸着マスク)
10a 長辺
10b 短辺
11 開口部(貫通口)
20 蒸着粒子射出装置移動ユニット
21 ステージ
22 アクチュエータ
30 蒸着粒子射出装置
40 回転体
40a 外管
40b 内管
40c キャップ部
41 周面
42 円筒軸(回転軸、回転中心)
43a・43b 端面
44 トラップ
50 第1のノズル部
50a・50b・60a・60b ノズル部
51 開口部(貫通口)
51a・51b 開口部(貫通口)
52 熱交換器(温度調整部材)
52a・52b 熱交換器(温度調整部材)
55 第3のノズル部
55a・55b ノズル部
56 開口部(貫通口)
56a・56b 開口部(貫通口)
57 熱交換器(温度調整部材)
57a・57b 熱交換器(温度調整部材)
60 第2のノズル部
60a・60b ノズル部(貫通口)
61 開口部(貫通口)
61a・61b 開口部(貫通口)
62 熱交換器(温度調整部材)
62a・62b 熱交換器(温度調整部材)
65 第4のノズル部
65a・65b ノズル部
66 開口部(貫通口)
66a・66b 開口部(貫通口)
67 熱交換器(温度調整部材)
67a・67b 熱交換器(温度調整部材)
70 蒸着粒子漏れ防止部材
71 開口部
72 坩堝部(蒸着粒子発生部)
73 凹部
74 熱交換器
80 回転機構
81 回転軸
82 回転駆動部
83 回転駆動制御部
84 アクチュエータ
85 保持部
90 パラメータ検出部
91・92 ノズル部
100 有機EL表示装置
101R・101G・101B 画素
110 TFT基板
111 絶縁基板
112 TFT
113 配線
114 層間絶縁膜
114a コンタクトホール
115 エッジカバー
120 有機EL素子
121 第1電極
122 正孔注入層兼正孔輸送層
123R・123G・123B 発光層
124 電子輸送層
125 電子注入層
126 第2電極
130 接着層
140 封止基板
200 被成膜基板
200a 長辺
201 被成膜面
202 非成膜面
211 付着物
300 制限板
301 開口部(貫通口)
Claims (14)
- 蒸着材料を加熱して気体状の蒸着粒子を発生させる蒸着粒子発生部を備え、蒸着材料を加熱して気体状の蒸着粒子にして外部に射出する蒸着粒子射出装置であって、
上記蒸着粒子を射出させる複数の貫通口をそれぞれ有し、上記貫通口の開口方向に対向して対称に設けられた対のノズル部が少なくとも1組設けられた中空の回転体と、
上記回転体を回転させて上記対のノズル部の配置を入れ替える回転機構と、
各ノズル部に対応して設けられた複数の温度調整部材と、を備え、
上記回転機構により、上記回転体に設けられたノズル部のうち1つのノズル部が外部に面して保持され、
外部に面するノズル部は、対応する温度調整部材により、蒸着材料が気体になる温度よりも低い温度に冷却され、
外部に面するノズル部と対をなすノズル部は、対応する温度調整部材により、蒸着材料が気体になる温度以上の温度に加熱されるとともに、
上記回転機構により上記回転体が回転されると、上記各温度調整部材は、上記各ノズル部の配置に応じて上記冷却と加熱とを切り替えることを特徴とする蒸着粒子射出装置。 - 上記回転体には、上記対のノズル部が複数組設けられており、各組のノズル部は、上記回転体の回転軸を中心として回転方向に所定の間隔を空けて設けられていることを特徴とする請求項1に記載の蒸着粒子射出装置。
- 対をなす各ノズル部は、それぞれ、上記貫通口の開口方向に所定の間隔を空けて設けられた複数段のノズル部からな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。
- 上記複数段のノズル部は、外部に面するノズル部ほど低い温度に制御されてい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。
- 外部に面するノズル部と対をなすノズル部は、対応する温度調整部材により、蒸着材料が気体になる温度以上の温度で、かつ、上記蒸着粒子発生部の温度よりも低い温度に加熱されることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の蒸着粒子射出装置。
- 上記対のノズル部の配置を入れ替えるタイミングを判断するためのパラメータを検出するパラメータ検出部をさらに備え、
上記回転機構は、上記パラメータ検出部から送られた信号に基づいて、上記パラメータ検出部で検出されたパラメータが、予め設定された条件に達したときに、上記対のノズル部の配置を入れ替えることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の蒸着粒子射出装置。 - 上記パラメータ検出部は、撮像部と、該撮像部から送られた画像を解析して、外部に面するノズル部に付着した付着物が、該外部に面するノズル部の開口面積に占める割合を算出する演算部とを備えたイメージセンサであり、
上記回転機構は、上記演算部で算出した上記割合が予め設定した閾値に達したときに、上記対のノズル部の配置を入れ替えることを特徴とする請求項6に記載の蒸着粒子射出装置。 - 上記パラメータ検出部は、当該蒸着粒子射出装置の稼働時間を計測するタイマ部と、該タイマ部で計測された稼働時間を累積する演算部とを備え、
上記回転機構は、上記演算部で算出した累積稼働時間が指定時間に達したときに、上記対のノズル部の配置を入れ替えることを特徴とする請求項6に記載の蒸着粒子射出装置。 - 上記パラメータ検出部は、射出した蒸着粒子によって成膜される成膜回数をカウントするカウンタであり、
上記回転機構は、上記カウンタでカウントされた成膜回数が指定成膜回数に達したときに、上記対のノズル部の配置を入れ替えることを特徴とする請求項6に記載の蒸着粒子射出装置。 - 上記パラメータ検出部は、外部に面するノズル部に付着した付着物に光を照射する光照射手段と、上記付着物に光を照射して得られる反射光の反射強度あるいはスペクトルを検出する検出部と、上記検出部で検出した反射光の反射強度あるいはスペクトルから付着物の付着量を算出する演算部とを備え、
上記回転機構は、上記付着量が予め設定した閾値に達したときに、上記対のノズル部の配置を入れ替えることを特徴とする請求項6に記載の蒸着粒子射出装置。 - 被成膜基板に所定のパターンの成膜を行う蒸着装置であって、
請求項1〜10の何れか1項に記載の蒸着粒子射出装置と、
貫通口を有し、上記蒸着粒子射出装置から射出された蒸着粒子を上記貫通口を通して上記被成膜基板に蒸着させる、上記被成膜基板の蒸着領域よりも面積が小さい蒸着マスクと、
上記蒸着マスクと被成膜基板とを一定距離離間させた状態で、上記蒸着粒子射出装置および蒸着マスクと、上記被成膜基板とのうち、少なくとも一方を相対移動させる移動手段とを備えていることを特徴とする蒸着装置。 - 上記蒸着粒子射出装置と蒸着マスクとの間に、蒸着粒子の通過を制限する制限板が設けられていることを特徴とする請求項11に記載の蒸着装置。
- 上記所定のパターンが、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11または12に記載の蒸着装置。
- 請求項11〜13の何れか1項に記載の蒸着装置を用いて被成膜基板に所定のパターンの成膜を行う蒸着方法であって、
上記蒸着マスクと被成膜基板とを一定距離離間させた状態で、上記蒸着粒子射出装置および蒸着マスクと、上記被成膜基板とのうち、少なくとも一方を相対移動させて蒸着を行う蒸着工程と、
上記回転機構により上記回転体を回転させて、外部に面するノズル部と、該ノズル部と対をなすノズル部との配置を入れ替えるとともに、上記冷却と加熱とを切り替える、ノズル部入れ替え工程とを備えていることを特徴とする蒸着方法。
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