TWI429773B - 真空汽相沉積裝置 - Google Patents

Description

真空汽相沉積裝置

本發明係關於一種真空汽相沉積裝置，其藉由在諸如一基板之一沉積目標上同時沉積多種汽化材料而形成一薄膜。

一真空汽相沉積裝置係一種用於按照如下步驟形成一薄膜之裝置。首先，一沉積目標及含有一汽化材料之一汽化容器係放置在裝置之一真空腔室內。隨後，當該真空腔室內部減壓時，加熱汽化容器以透過汽化或昇華熔化及汽化該汽化材料。隨後，經汽化之材料係沉積至該沉積目標之一表面上以藉此形成一薄膜。真空汽相沉積裝置採用諸如使用一外部加熱器以加熱含有汽化材料之汽化容器之一外部加熱方法之方法作為一種加熱汽化容器之方法。近年來，真空汽相沉積裝置已不僅用於使用金屬材料形成金屬薄膜及氧化物薄膜，而且用於藉由沉積有機材料而形成有機薄膜，以及藉由同時沉積多種有機材料而形成小分子有機薄膜。舉例而言，真空汽相沉積裝置係用於形成用於平板顯示器之有機電致發光元件(下文稱作有機EL元件)。

{引文清單} {專利文獻}

{專利文獻1}日本專利申請公開案第2004-095275號

{專利文獻2}日本專利申請公開案第2004-137583號

{專利文獻3}日本專利申請公開案第2004-232090號

隨著諸如液晶顯示器之平板顯示器之螢幕大小變大，所使用的基板之大小因此亦變大。類似地，亦可應用於顯示及照明之有機EL元件需要較大的基板。在一有機EL顯示器中，薄膜須均勻地沉積在一基板上。然而，基板變得越大，形成均勻薄膜變得越難，因為膜厚度更易發生變化。尤其在近幾年對更高面板品質的需求越來越大，其需要薄膜厚度的更大均勻度。

舉例而言，為了形成一均勻薄膜，專利文獻1中所描述的一種習知真空汽相沉積裝置包含一汽化源，該汽化源汽化一材料並使經汽化的材料穿過配置為一列之多個開口。使汽化源末端側上的開口之間距較小。此外，藉由在該列開口之縱向中分開地提供多個溫度控制構件及個別偵測各分開區域之一薄膜厚度(汽化速率)而控制加熱溫度。此外，專利文獻2中，係設置一汽化源，其包含用作一加熱器及一汽化流量控制器之堆疊框架。在該汽化流量控制器的最上游位置係設置一均勻化層，該均勻化層包含具有多個引導凸部之一分佈板及形成於該等引導凸部之間之多個開口。此外，專利文獻3中，在其中欲填充一汽化材料之一長型容器中，在其縱向中形成一或更多開口。隨後，使各開口部分的傳導率小於容器縱向中的傳導率。亦存在一種藉由使一汽化源長於係一沉積目標之一基板而改良膜厚度分佈之方法。

根據此等習知真空汽相沉積裝置，藉由相對地移動一大基板與汽化源以在該基板上執行沉積而形成一相對均勻之膜。然而，取決於汽化材料，汽化狀態可因汽化源之溫度之一稍微變化或汽化容器內汽化材料之狀態之一稍微改變而發生大程度的改變。在此情況中，汽化材料在縱向中的汽化量改變，其繼而改變基板上的膜厚度分佈且藉此造成改變元件性質之問題。同樣地，當汽化材料數量連同其消耗量一起減少時，汽化材料可能呈現不均勻，其繼而變汽化材料在縱向中的汽化量。因此，基板上的膜厚度分佈改變，藉此造成改變元件性質之問題。

此外，使汽化源長於基板不僅造成上述問題，而且降低汽化材料的使用率(在從汽化源汽化後黏附至基板上的汽化材料之一比率)，其造成高汽化材料消耗量。當汽化材料昂貴(例如，一種用於一有機EL元件之有機材料或類似物)時，此造成增加製造成本之一問題。

本發明係鑑於上述情況而進行，且具有提供一種能夠改良沉積在一大基板上之一薄膜之膜厚度分佈之均勻度之真空汽相沉積裝置之一目的。明確言之，本發明旨在即使在線形汽化容器中發生溫度變化及/或汽化材料不均勻時，仍可改良均勻度而不降低一汽化材料之使用率。

根據用於解決上述問題之本發明之一第一特徵之一真空汽相沉積裝置包含一汽化容器，該汽化容器具有經線性配置之複數個釋放孔且藉由兩個端部側上的釋放孔而具有更大的傳導率。汽化容器係經加熱以汽化或昇華其中所含有之一汽化材料，且汽化材料之蒸汽係透過該複數個釋放孔而釋放。隨後，汽化材料係藉由在垂直於該複數個釋放孔之一配置方向之一方向中相對移動基板與汽化容器而沉積在一基板之一整個表面上。該裝置之特徵在於該汽化容器中包含具有複數個通孔(蒸汽穿過該複數個通孔)之一整流板，及至於該複數個釋放孔之配置方向中之每單位長度傳導率，該等通孔的傳導率係與該等釋放孔的傳導率成比例。

根據用於解決上述問題之本發明之一第二特徵之一真空汽相沉積裝置提供本發明之第一特徵中所述之汽相沉積裝置。該裝置之特徵為藉由造成所有釋放孔具有一相等面積及在汽化容器的兩個端部側上密集地配置釋放孔或藉由以一相等間隔配置該複數個釋放孔及造成汽化容器之兩個端部側上的釋放孔具有更大面積而使汽化容器兩個端部側上的釋放孔的傳導率變得更大。

根據用於解決上述問題之本發明之一第三特徵之一真空汽相沉積裝置提供本發明之第一及第二特徵中之任一者所述之汽相沉積裝置。該裝置之特徵為藉由造成所有通孔具有一相等面積及在汽化容器的兩個端部側上密集地配置通孔或藉由以一相等間隔配置該複數個通孔及造成汽化容器之兩個端部側上的通孔具有更大面積而使通孔的傳導率與釋放孔的傳導率成比例。

根據用於解決上述問題之本發明之一第四特徵之一真空汽相沉積裝置提供本發明之第一及第二特徵中之任一者所述之汽相沉積裝置。該裝置之特徵為通孔之傳導率C2對於釋放孔之傳導率C1之一比率[C2/C1]係設定為5.0或更小，且較佳2.0或更小。

根據用於解決上述問題之本發明之一第五特徵之一真空汽相沉積裝置提供本發明之第一及第二特徵中之任一者所述之汽相沉積裝置。該裝置之特徵為從釋放孔至整流板之距離H2對於汽化容器之內部之高度H1之比率[H2/H1]係設定為0.6或更小，且較佳0.5或更小。

根據用於解決上述問題之本發明之一第六特徵之一真空汽相沉積裝置提供本發明之第一及第二特徵中之任一者所述之汽相沉積裝置。該裝置之特徵為通孔係以當從汽化材料之整個表面檢視時釋放孔與通孔並非共線地對準之此一方式配置。

根據用於解決上述問題之本發明之一第七特徵之一真空汽相沉積裝置提供本發明之第一及第二特徵中之任一者所述之汽相沉積裝置。該裝置之特徵為用於加熱汽化容器之加熱構件係由圍繞汽化容器之一外表面而螺旋纏繞之一加熱器及對加熱器饋送電力之一加熱電源所組態。同時，用於控制加熱電源的控制構件係由偵測汽化材料之蒸汽之汽化速率之一汽化速率偵測器，及基於藉由該汽化速率偵測器所偵測的汽化速率控制至該加熱電源之一輸出使得汽化材料之蒸汽之汽化速率保持恆定之一汽化速率控制器所組態。

根據用於解決上述問題之本發明之一第八特徵之一真空汽相沉積裝置提供本發明之第七特徵所述之汽相沉積裝置。該裝置之特徵為加熱器係以其在釋放孔側上的間隔比其在汽化材料側上的間隔更密集之一方式纏繞。

根據第一特徵至第五特徵，具有多個通孔的整流板係設置在線性汽化容器中，且至於縱向中之每單位長度傳導率，通孔的傳導率係與釋放孔的傳導率成比例。此即使在汽化容器中汽化材料之汽化狀態由於溫度變化或汽化材料不均勻而在縱向中改變時仍允許在汽化容器之縱向中(多個釋放孔之配置方向中)上控制汽化材料之蒸汽分佈。因此亦可針對大基板達成在縱向中具有一更均勻膜厚度分佈之一薄膜。因此，形成具有均勻性質之一元件。

根據第六特徵，釋放孔係經配置使得當從蒸汽材料之整個表面檢視時其不與通孔共線對準。此防止透過劇沸而產生之蒸汽直接黏附至基板。因此，明顯地改良產品品質。

根據第七特徵，汽化容器之加熱構件及控制構件係形成為一單系統。使得在一長時間週期內易於且穩定地控制汽化速率變得可能，因此允許具有均勻膜厚度之一薄膜之形成及因此具有穩定性質之一元件之形成。

根據第八特徵，加熱器係以其間隔在釋放孔側更密集之此一方式纏繞。此防止釋放孔中溫度的下降且因此防止釋放孔被汽化材料阻塞。

將參考圖1至圖11詳細描述根據本發明之一真空汽相沉積裝置之實施例。

(第一實例)

圖1係顯示一第一實例之一真空汽相沉積裝置之組態之一示意性組態圖。圖1顯示沿著與真空汽相沉積裝置中之一基板之傳送方向垂直之一平面取得之一截面。第一實例之真空汽相沉積裝置係安裝為用於形成有機EL元件之一直列系統的一部分(真空汽相沉積裝置區段)。因此，下文將藉由採取一有機EL元件之形成作為一實例描述第一實例之真空汽相沉積裝置；然而第一實例之真空汽相沉積裝置並不限於此，且係適用於一金屬材料之一金屬薄膜、一絕緣材料之一絕緣薄膜及類似物之形成。第一實例之真空汽相沉積裝置亦適用於僅使用一種汽相材料之沉積以及使用多種汽相材料之沉積(共沉積)。

該直列系統包含多個處理裝置(例如，一真空汽相沉積裝置及類似物)。整個系統係由一真空腔室所組態，多個基板係連續傳送穿過該真空腔室，各基板經受用於有機EL元件之形成之連續製程(例如，成為有機薄膜之發光層的形成、成為金屬薄膜之電極的形成及類似情況)。此等製程需要用於將基板從大氣側運進該真空腔室及將基板從該真空腔室運出之結構，諸如一進料腔室及一出料腔室。此等結構可藉由已知技術獲得，且因此在此省略其闡釋。

如圖1所示，在用於形成一有機EL元件之一有機薄膜之真空汽相沉積裝置中，例如一真空腔室1係經由一閥2而連接至一真空泵3，其允許該真空腔室1之內部排空至一高真空狀態。其上待沉積一有機薄膜之一基板4係定位在一未顯示之托盤之中心上。藉由一驅動源5而驅動諸傳送輥6之旋轉，該基板4連同該托盤係從前側朝圖1之另一側傳送。注意，在第一實例中，在特定位置安裝下文將描述之諸汽化源20並造成該基板4移動；反之，可在一特定位置固定該基板4並造成該等汽化源20移動。

在該基板4之一路徑下方配置該等汽化源20，該等汽化源20各包含其中含有一汽化材料之一汽化容器8、圍繞各汽化容器8放置之用於加熱之一加熱器9，及類似物。各汽化源20係形成為在垂直於該基板4之傳送方向之水平方向(下文稱作基板4之一板寬度方向)中長形之一線形汽化源，且具有等於或稍微大於該基板4在板寬度方向中之長度之一長度。

在各汽化容器8上方係設置一汽化速率偵測器10(例如，晶體監控頭或類似物)以偵測從該汽化容器8所汽化之相應汽化材料7之汽化速率。此汽化速率偵測器10係連接至一汽化速率控制器11。該汽化速率控制器11基於藉由該汽化速率偵測器10所偵測的汽化速率控制至一加熱電源12之控制輸出使得汽化速率保持在一預定值。該加熱電源12對加熱器9饋送基於控制輸出所控制之電力使得汽化速率保持恆定。在此，上述控制指的是控制沉積時溫度。同時，在控制溫度直至該汽化容器8之溫度達到一汽化溫度(即控制溫度上升)之情況中，溫度係藉由切換用於控制該加熱電源12之控制構件至經設置至該汽化容器之一底部部分之一熱電偶及一溫度控制器(兩者未顯示)。

如上所述，當使用該汽化速率偵測器10、該汽化速率控制器11、該加熱電源12及該加熱器9加熱各汽化容器8時，該汽化容器8中含有的汽化材料7被汽化或昇華。隨後，汽化材料7之蒸汽係根據一恆定汽化速率透過下文將描述之多個釋放孔13釋放。該基板4之板寬度方向與其中配置該多個釋放孔13之方向相同。造成該基板與各汽化源20在垂直於板寬度方向及其中配置該等釋放孔13之方向之方向中相對移動。因此，從該等各自汽化源20汽化之汽化材料7係沉積在該基板4之整個表面上。

接下來，將使用圖2A至圖4C詳細描述汽化源20之一結構。

圖2A係沿著垂直於線性汽化源之縱向之一平面取得的第一實例之汽化源之一截面圖。

放置在該汽化源20內之汽化容器8係形成為在該基板4之板寬度方向上呈長形，且在板寬度方向中具有等於或稍微大於該基板4之長度之一長度。多個釋放孔13係設置在該汽化容器8之一上表面中(基板4側之表面中)。具有多個通孔18之一整流板14係放置在該等釋放孔13與該汽化容器8內之汽化材料7之間。如將使用下文描述之圖4A至圖4C所述，該等釋放孔13及該等通孔18在縱向中的位置係以藉由汽化材料7之沉積而形成之一薄膜之膜厚度分佈在該基板4之板寬度方向中會均勻之一方式設置。

為了該汽化容器8之安裝及移除以及為了該等釋放孔13之配置，加熱器9並非放置在該汽化容器8之上方。因此，為了補償該等釋放孔13中的溫度下降，該加熱器9係密集地設置在釋放孔13側上且下部加熱器9係稀疏地設置在一下側上(在汽化材料7側)。此沉積防止該等釋放孔13中之溫度下降且因此避免該等釋放孔13被汽化材料7阻塞。下文使用圖3A及圖3B進一步描述該加熱器9及該加熱電源12。

此外，一防輻射板15係圍繞該加熱器9之外周邊之整個表面放置，該等釋放孔13正上方之一部分除外。此防輻射板15發揮作用以保留及等化該汽化容器8之熱。此外，該防輻射板15之一外周邊係藉由一水冷套16及一隔熱板17而覆蓋。該水冷套16中具有冷卻水流動穿過之一通道(未顯示)且係藉由冷卻水而冷卻。該隔熱板17在對應於該等釋放孔13之配置位置之位置具有開口部分17a且與該水冷套16之一上開口部分接觸。該水冷套16及該隔熱板17發揮作用以防止熱輻射至該真空腔室1及該基板4。具有高熱傳導性之一材料(諸如鋁)適於該隔熱板17。注意，該隔熱板17中的開口部分17a係各形成為一錐形形狀，該錐形形狀朝向該基板4變寬以避免汽化材料7之蒸汽黏附至該基板4。

同時，圖2B所示之一汽化源亦適用於第一實例。圖2B係沿著垂直於線形汽化源之縱向之一平面取得之作為第一實例之一修改例之汽化源之一截面圖。圖2B所示之一汽化源20'具有與圖2A所示之該汽化源20大約相同之結構。然而，在此結構中，向上突出至該隔熱板17之一上表面之噴嘴21係設置至該汽化容器8之一上表面(基板4側上之表面)，且該等釋放孔13係設置以穿透該等噴嘴21。使用該等噴嘴21，使得各釋放孔13在其高度方向上之上平面的位置與該隔熱板17在其高度方向上之上表面的位置一樣高。此消除汽化材料7之蒸汽附著至該隔熱板17之可能性。因此，該隔熱板17中的開口部分17b無須呈錐形且反而是形成為垂直穿透該隔熱板17。其他組態與圖2A所示之汽化源20之組態相同，且因此圖2B中的相同組件係用相同元件符號表示且其描述被省略。

其次，將參考圖3A描述該汽化容器8中之加熱構件及控制構件之一組態。圖3A係用於解釋第一實例之加熱構件及控制構件之組態之一圖式。

該汽化容器8中之該等釋放孔13係暴露至待經受沉積之該基板4。因此，若不採取對策，則該等釋放孔13附近之溫度變得比該汽化容器8內之溫度低。此外，當該汽化容器8為長形時，在縱向中可能發生一溫度變化。作為一對策，專利文獻1中描述在縱向中分開地設置多個溫度控制構件及針對各分開區域執行汽化速率控制之一方法。然而，在現實中，極難藉由偵測各分開區域之汽化速率而控制加熱器之溫度，且該方法需要一複雜結構。

為解決此問題，在第一實例中，如圖3A所示，用於加熱該汽化容器8之該加熱構件係由一加熱電源12及一(單系統)加熱器9所形成，且該控制構件因此係由一汽化速率偵測器10及一汽化速率控制器11所形成。以此方式，該加熱構件及該控制構件作為一單系統。該加熱器9係由圍繞該汽化容器8之一外表面而螺旋纏繞之一熱線所形成。該加熱器9係以其在釋放孔13側的間距比在汽化容器7側的間距較密集之此一方式藉由圍繞該汽化容器8之一上部分(釋放孔13側)密集地及圍繞其一下部分(汽化材料7側)稀疏地纏繞該加熱器9而設置。此結構允許單系統熱控制。因此，可以在一長時間週期內易於及穩定地控制汽化速率，其允許具有一均勻膜厚度之一薄膜之形成及因此具有穩定性質之一元件之形成。

同時，由於該加熱器9係圍繞該汽化容器8之外表面纏繞多次，因此若所需的總長度超過一可用加熱器長度，則一加熱器無法提供足夠的輸出。在此情況中，可使用多個加熱器。當欲使用多個加熱器時，該等加熱器係類似地圍繞該汽化容器8之外表面纏繞。舉例而言，如圖3B所示，可使用兩個加熱器，一加熱器9a密集地纏繞在一上部分側及一加熱器9b稀疏地纏繞在一下部分側上。在此情況中，該等加熱器9a及9b係以並聯或串聯互相連接，作為一單系統，使得電力係使用一加熱電源12而饋送至該等加熱器。此結構亦允許單系統熱控制，因此，可以在一長時間週期內易於及穩定地控制汽化速率，其允許具有一均勻膜厚度之一薄膜之形成及因此具有穩定性質之一元件之形成。

一般而言，諸個別加熱器即使在具有相同長度時其電阻仍互不相同。因此，使用多個加熱器需要不同功率。然而，舉例而言，如圖3b所示，可藉由圍繞該汽化容器8之外表面而纏繞諸加熱器9a及9b而將該等加熱器9a及9b兩者設置在該汽化容器8之縱向中。因此，即使在使用多個加熱器之情況中，在該汽化容器8之縱向中也未出現藉由該等加熱器9a及9b之間的差異對加熱的影響。因此，可使該汽化容器8在其縱向中的溫度分佈均勻。

其次，參考圖4A及圖4C描述第一實例中之釋放孔13及整流板14之通孔18之配置。圖4A係該汽化容器8在其縱向中之一截面圖。圖4B係該汽化容器8之一俯視圖。圖4C係該整流板14之一俯視圖。在下文描述中，從汽化材料7本身所汽化的蒸汽量將會稱作「汽化量」，而除此之外的蒸汽量，諸如該等釋放孔13及該等通孔18中的蒸汽量將會稱作「蒸汽量」以在其間作成一明確區分。

多個釋放孔13係在該汽化容器8之縱向中線性地形成在該汽化容器8之一上表面(基板4側之表面)中。所有釋放孔13具有直徑相同(面積相同)之圓形形狀。該等釋放孔13係經配置使得其間之間隔在其縱向中從該汽化容器8之中心朝向兩個端部變密。以此方式，該釋放孔13之傳導率朝向該汽化容器8之兩個端部變得更大。舉例而言，在圖4B中，例如假設從各末端側至中心在該等釋放孔13之間的間隔為W₁₁ 、W₁₂ 、W₁₃ 及W₁₄ ，中心附近的間隔W₁₃ 及W₁₄ 相等，且從中心至各末端側之間隔W₁₁ 、W₁₂ 、W₁₃ 及W₁₄ 具有W₁₄ W₁₃ >W₁₂ >W₁₁ 之一關係。

該汽化源20為一線形汽化源。因此，對於該基板4上之膜厚度分佈，應考慮板寬度方向中的膜厚度分佈。該線性汽化源20可假設為藉由配置許多點狀汽化源而獲得。有鑑於此，藉由該線性汽化源20所形成之一膜在該基板4之板寬度方向中的厚度分佈可基於從許多點狀汽化源所釋放之蒸汽量之幾何疊加而計算。使用此事實，計算該汽化源20上之各假設的點狀汽化源所需之蒸汽量使得在該基板4之板寬度方向中的膜厚度分佈將會均勻。基於所計算的蒸汽量，按單位長度計算該汽化容器8之上表面之傳導率。一旦按單位長度計算傳導率，該等釋放孔13之每一者之傳導率即可基於該釋放孔13之直徑及長度及經汽化之分子之平均速率而計算(舉例而言，見Gorou Tominaga，Hiroo Kumagai之「Shinkuu no Butsuri to Ouyou，」Shokabo Publishing Co.,Ltd，1970年或類似者)。因此，計算在該汽化容器8之縱向中該等釋放孔13之間的配置間隔。

在該汽化容器8之縱向中該等釋放孔13之間的配置間隔之計算指示如下。兩個末端側上該等釋放孔13之間之配置間隔須比該中心側上該等釋放孔13之間之配置間隔較密集(即，兩個末端側上每單位長度傳導率須比中心側上大)，以使在該基板4之板寬度方向中的膜厚度分佈均勻。有鑑於此，如上所述，在第一實例中，該等間隔具有W₁₄ W₁₃ >W₁₂ >W₁₁ 之關係。應注意該等釋放孔13之此等配置間隔係設定於該等釋放孔13正下方的汽化材料7蒸汽量係均勻之假設下。然而，在現實中，即使當汽化材料7本身每單位長度之各汽化量係均勻時，蒸汽的擴散仍降低該等釋放孔13正下方之該汽化容器8之兩個末端側上之汽化材料7之蒸汽量。因此，即使兩個末端側上之該等釋放孔13之配置間隔更密集(或兩個末端側上的傳導率更大)，該汽化容器8之兩個末端側上的蒸汽量仍小於估計量。此阻礙該基板4之板寬度方向上的膜厚度分佈之改良。

此外，如上所述，在一長形汽化容器8之情況中，該汽化容器8之溫度之變化及/或汽化材料7本身狀態之改變可極大地改變汽化狀態，其可能使該汽化容器8之縱向中的汽化量不均勻。特定言之，當汽化材料7為一有機材料時，材料之狀態可藉由溫度變化而明顯地改變。在此情況中，汽化量在縱向中變得不均勻且此外汽化材料7連同汽化材料7之消耗量可能呈現不均勻。因此，此使得汽化量在縱向中更不均勻。

為解決此問題，在第一實例中，具有汽化材料7之蒸汽所穿過之該等通孔18之該整流板14係設置在該汽化容器8內，使得該等釋放孔13正下方的汽化材料7之蒸汽量均勻。使用此組態，可在縱向中處置汽化材料7之不均勻汽化量。下文將參考圖4C描述該整流板14之結構。

該整流板14係放置在該等釋放孔13與該汽化容器8內之汽化材料7之間以分開釋放孔13側與汽化材料7側。多個通孔18係經設置以穿透該整流板14且經形成以在該整流板14之縱向中延伸之兩個直線中對準。所有通孔18具有直徑相同(面積相同)之圓形形狀。該等通孔18係經配置使得在其縱向中其間之間隔從該整流板14之中心朝向兩個端部變密集。以此方式，使該等通孔18之傳導率與該等釋放孔13之傳導率成比例。舉例而言，在圖4C中，假設從各末端側至中心該等通孔18之間的間隔為W₂₁ 、W₂₂ 、W₂₃ 、W₂₄ 及W₂₅ ，中心附近的間隔W₂₃ 、W₂₄ 及W₂₅ 彼此相等，且從中心至各末端側的間隔W₂₁ 、W₂₂ 、W₂₃ 、W₂₄ 及W₂₅ 具有W₂₅ W₂₄ W₂₃ >W₂₂ >W₂₁ 之一關係。

該等通孔18係經配置使得當從汽化材料7之整個表面檢視時該等釋放孔13與該等通孔18並非共線地對準，原因如下。汽化材料7可為一種易於劇沸(噴濺)之材料，諸如一有機材料。當此材料劇沸時，上述配置防止劇沸所產生之蒸汽直接穿過該等通孔18及該等釋放孔13以直接黏附至該基板4。由於該配置防止劇沸所產生之蒸汽直接附著至該基板，因此可以明顯地改良產品品質。

似乎若該等通孔18係配置為在其間具有相同間隔，則該等釋放孔13正下方之汽化材料7之蒸汽量應變得均勻。然而，此亦在該整流板14下之汽化材料7之蒸汽量係均勻之假設下。在現實中，該整流板14之正下方，該汽化容器8之兩個末端側上汽化材料之蒸汽量亦減少。因此，穿過該整流板14之兩個末端側上之該等通孔18之蒸汽量小於估計量。因此，即使兩個末端側上的該等釋放孔13之配置間隔更密集(或兩個末端側上的傳導率更大)，穿過該汽化容器8之兩個末端側上之該等釋放孔13之蒸汽量仍小於估計量。此阻礙該基板4之板寬度方向中的膜厚度分佈之改良。此外，當該汽化容器8之溫度變化，汽化材料7之狀態改變及/或汽化材料7不均勻時，汽化材料7之汽化量在縱向中變得不均勻。因此，該基板4之板寬度方向中的膜厚度分佈劣化。

因此，以與計算該等釋放孔13之間之配置間隔基本相同之方式計算該等通孔18之間的配置間隔。舉例而言，計算該整流板14上之各假設的點狀汽化源所需之蒸汽量使得該等釋放孔13正下方之蒸汽量會均勻。基於所計算的蒸汽量，按單位長度計算該整流板14之上表面之傳導率。隨後，基於所計算的每單位長度傳導率及該等通孔18之每一者之傳導率，計算該整流板14之縱向中該等通孔18之間之配置間隔。該整流板14之縱向中該等通孔18之間之配置間隔之計算指示如下。兩個末端側上該等通孔18之間之配置間隔須比該中心側上該等通孔18之間之配置間隔密集(即，兩個末端側上每單位長度傳導率須比中心側上大)，以使該等釋放孔13正下方之蒸汽量均勻。有鑑於此，如上所述，在第一實例中，該等間隔具有W₂₅ W₂₄ W₂₃ >W₂₂ >W₂₁ 之關係。因此，該等釋放孔13之間之配置間隔及該等通孔18之間的配置間隔變得具有相同配置之傾向。因而，對於縱向中的每單位長度傳導率，該等通孔18之傳導率係與該等釋放孔13之傳導率成比例。

第一實例亦處置其中汽化材料7本身的汽化量在縱向中變得不均勻之一情況。具體言之，該整流板14之縱向中該等通孔18之間的配置間隔係基於該汽化容器8之每單位長度傳導率而決定。

為了更精確，假設該汽化容器8每單位長度之釋放孔13傳導率為C1及該整流板14每單位長度之通孔18傳導率為C2。隨後基於透過允許一比率[C2/C1]為5.0或更小或較佳地2.0或更小之計算而獲得之傳導率C2決定該等通孔18之間的配置間隔。因此，由於該汽化容器8之各末端側上之傳導率C1較大，因此與傳導率C1相關之該整流板14之各末端側上之傳導率C2較大。

下文中描述將比率[C2/C1]設定為5.0或更小，且較佳2.0或更小之原因。

明確言之，藉由執行有關當汽化材料7係在汽化容器8中不均勻地存在於一側上，而比率[C2/C1]改變時膜厚度分佈如何變化之模擬而計算比率[C2/C1]之最佳範圍。分別使用圖4B及圖4C所示的該汽化容器8與該整流板14之該釋放孔13之孔直徑、該通孔18之孔直徑及類似者作為參數來計算傳導率C1及C2之各值。隨後，基於對應於所計算的傳導率C1及C2之值之蒸汽量(穿過該釋放孔13及該通孔18之蒸汽量)計算沉積在該基板4上之一薄膜之膜厚度分佈。

圖5係顯示模擬結果之一圖形。圖5顯示當傳導率比率[C2/C1]為2.0或更小時，一薄膜之膜厚度分佈係有利，其展示對一蒸汽流之高整流效果。反之，在傳導率比率[C2/C1]超過5.0後，膜厚度分佈之改變變得飽和，指示整流效果之飽和。因此，隨著比率[C2/C1]變得更小，獲得一更有利的膜厚度分佈。因此比率[C2/C1]之上限為5.0或更小，且較佳2.0或更小。

同時，小比率[C2/C1]造成有限的蒸汽流且因而降低汽化材料7黏附至該基板4之汽化速率。此降低對於需要高速率沉積之一裝置不利。在此情況中，應升高該加熱器9之溫度以增加汽化材料7之蒸汽壓力及汽化量以維持汽化速率。

圖6顯示坩堝溫度T與作為一實例之熟知為一有機EL之主體材料之參(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)之汽化量Q之間之關係之量測之結果。注意，汽化量Q係與汽化速率相關之一相對值。作為相對值之數值1對應於286℃處之汽化量。

根據圖6所示之坩堝溫度T與汽化量Q之間的關係，坩堝溫度T應升高12℃以提高汽化速率達兩倍，且同樣地坩堝溫度T應升高30℃以提高汽化速率達五倍。已知當用於一有機EL中之有機材料的溫度升高超過所需時，材料中發生熱劣變且有機EL發光元件的性質降級。因此，係設定一適當溫度範圍。

此外，為了在該基板4之板寬度方向中之更均勻之膜厚度分佈，該汽化容器8中該整流板14在其高度方向中的位置應較佳地設定如下。

明確言之，假設該汽化容器8之內部之高度為H1且從該釋放孔13之下平面至該整流板14之上表面之距離為H2(見上述圖4A)。隨後藉由執行有關當比率[H2/H1]改變時膜厚度分佈如何變化之模擬而計算比率[H2/H1]之最佳範圍。更明確言之，當圖4B及圖4C所示之該汽化容器8及該整流板14之比率[C2/C1]=1.0時，比率[H2/H1]改變。在此，亦使用該釋放孔13之孔直徑、該通孔18之孔直徑及類似者作為參數計算傳導率C1及C2之各值。基於對應於所計算的傳導率C1及C2之值之蒸汽量(穿過該釋放孔13及該通孔18之蒸汽量)計算沉積在該基板4上之一薄膜之膜厚度分佈。注意，在此亦假設在該汽化容器8中，汽化材料7亦不均勻地存在於一側上。

圖7係顯示模擬結果之一圖形。圖7顯示，當比率[H2/H1]超過0.6後，膜厚度分佈開始迅速劣化。反之，當比率[H2/H1]為0.6或更小，或視需要0.5或更小時，會達成一更有利之膜厚度分佈。模擬係經向下檢視至以0.08作為下限。然而，即使當比率[H2/H1]為0.01時，該等釋放孔13之傳導率仍較大，且對於該比率採用一更小值無實質限制。因此比率[H2/H1]為0.6或更小，且較佳0.5或更小。

接下來，圖8及圖9中顯示使用第一實例之真空汽相沉積裝置所進行的測試之結果以描述本發明之效果。

圖8顯示根據一習知技術(使用不包含整流板之一汽化源)及本發明(使用包含整流板之一汽化源)在一基板上所沉積之一薄膜之膜厚度分佈之量測之結果。圖8中，圖形中針對習知技術及本發明兩者顯示者係膜厚度對於代表最大膜厚度之數值1之比率。

在圖8所示之圖形中，與180 mm(±90 mm)之一寬度之膜厚度分佈相比，藉由習知技術而獲得之均勻度為±3.0%，而藉由本發明而獲得之均勻度為±1.2%，其指示一大改良。因此，獲得一所要結果。同時，當沉積之有效寬度為160 mm(±80 mm)時，藉由本發明而獲得之均勻度在±1.0%內，達成明顯均勻的膜厚度分佈。近年來，已要求改良膜厚度分佈之均勻度以改良元件性質。本發明對於此要求非常有用，因為即使當所需之膜厚度分佈之均勻度大約為±1%，亦能夠滿足要求。

圖9顯示根據習知技術(使用不包含整流板之一汽化源)及本發明(使用包含整流板之一汽化源)藉由使用不同儲存狀態中之汽化材料而沉積在一基板上之一薄膜之膜厚度分佈之量測之結果。亦在圖9中，圖形中所顯示者係膜厚度對於代表最大膜厚度之數值1之比率。

至於汽化材料之儲存狀態，使用汽化材料係其中均勻地填充在一長形汽化容器中(圖9中的均勻分佈材料)之情況及其中汽化材料係不均勻地填充在長形汽化容器之一末端中(圖9中的不均勻分佈材料)之情況。在此，汽化材料係填充在佔據長形汽化容器之一[100 mm]側之一端部中。

如圖9所示，在習知技術之情況中，膜厚度從汽化材料填充側即從[100 mm]側至[-100 mm]側逐漸減為較薄。因此，汽化材料之不均勻造成膜厚度分佈之不均勻。當沉積之有效寬度為160 mm(±80 mm)時，藉由習知技術而獲得之膜厚度分佈均勻度為±2.5%。此均勻度可用於一習知目的，但是達不到近來更高品質及精度所要求之膜厚度分佈之均勻度。

另一方面，在本發明之情況中，用不均勻汽化材料所獲得之膜厚度分佈顯得與使用均勻汽化材料所獲得之膜厚度分佈大約相同。此指示即使當汽化材料係不均勻地填充或透過汽化材料之消耗而呈現不均勻時，仍可達成可再現及穩定的膜厚度分佈。因此，證明本發明能夠製造一可再現及穩定產品之事實。

因此，該整流板14係設置在該汽化容器8內，且該汽化容器8中之該等釋放孔13及該整流板14中之該等通孔18係經配置以具有上述位置關係。因此，可使該等釋放孔13正下方之蒸汽量均勻，其接著繼而與中心側的蒸汽流量相比較地增加各末端側的蒸汽流量。此抑制該基板4之兩個端部之膜厚度之一減少且因此使該基板4之板寬度方向中的膜厚度分佈均勻。因此，可獲得具有所要均勻膜厚度分佈之一薄膜。此外，即使當在該汽化容器8中汽化材料7的不均勻存在發生時，設置至該整流板14之該等通孔18使該等釋放孔13正下方之蒸汽量均勻化。因而，可維持該基板4之板寬度方向上的膜厚度分佈之均勻度而不受汽化材料7之不均勻影響。

(第二實例)

在第一實例中，改變具有相同直徑之該等釋放孔13之配置間隔以更改該汽化容器8中每單位長度之傳導率。然而，如圖10所示，該等釋放孔13之間的配置間隔可設定為一固定長度，且反而是可改變該等釋放孔13之大小以更改每單位長度傳導率。

明確言之，如圖10所示，多個釋放孔13(釋放孔13₁ 、13₂ 、13₃ 及13₄ )係形成在一汽化容器8'之一上表面(基板4側之表面)中以在該汽化容器8'之縱向中配置為一直線。該等釋放孔13之間之配置間隔係全設定為相同間隔W₃₁ ，但使其圓形開口直徑不同。明確言之，為了該基板4上之均勻膜厚度分佈，在該汽化容器8'之縱向中使兩個端部側上之釋放孔13₁ 之開口直徑(面積)大於中心處之該釋放孔13₄ 之開口直徑(面積)。因此使兩個端部側上之該等釋放孔13之傳導率更大。舉例而言，假設在圖10中該等釋放孔13₁ 、13₂ 、13₃ 及13₄ 之開口直徑分別為D₃₁ 、D₃₂ 、D₃₃ 、D₃₄ ，中心附近之該等釋放孔13₃ 及13₄ 之開口直徑D₃₃ 及D₃₄ 相等，且開口直徑D₃₁ 、D₃₂ 、D₃₃ 及D₃₄ 具有從中心至各端側係D₃₄ D₃₃ <D₃₂ <D₃₁ 之一關係。

假設其中取代圖4B所示之該汽化容器8之一情況，該汽化容器8'係結合圖4C所示之該整流板14使用以作為一線形汽化源。在此情況中，與第一實例類似，該整流板14中之該等通孔18之配置間隔係以一比率[C2/C1]將為5.0或更小，且較佳2.0或更小之此一方式設定，其中C1為該汽化容器8'每單位長度之釋放孔13傳導率且C2為該整流板14每單位長度之通孔18傳導率。此外，與第一實例類似，該整流板14亦以一比率[H2/H1]將為0.6或更小，且較佳0.5或更小之此一方式放置，其中H1為該汽化容器8'之內部之高度且H2為從該釋放孔13之下平面至該整流板14之上表面之距離。

(第三實例)

在第一實例中，改變具有相同直徑之該等通孔18之配置間隔以更改該整流板14之每單位長度傳導率。然而，如圖11所示，該等通孔18之間的配置間隔可設定為一固定長度，且反而是可改變該等通孔18之大小以更改每單位長度傳導率。

明確言之，如圖11所示，多個通孔18(通孔18₁ 、18₂ 、18₃ 及18₄ )係形成在一整流板14'中以在該整流板14'之縱向中配置為兩個直線。該等通孔18之間之配置間隔係全設定為相同間隔W₄₁ ，但使其圓形開口直徑不同。明確言之，對於該等釋放孔13正下方之均勻蒸汽量，在該整流板14'之縱向中使兩個端部側上之通孔18₁ 之開口直徑(面積)大於中心處之該等通孔18₄ 之開口直徑(面積)。因此使該等通孔18之傳導率與該等釋放孔13之傳導率成比例。舉例而言，假設在圖11中該等通孔18₁ 、18₂ 、18₃ 及18₄ 之開口直徑分別為D₄₁ 、D₄₂ 、D₄₃ 、D₄₄ ，中心附近之該等通孔18₃ 及18₄ 之開口直徑D₄₃ 及D₄₄ 相等，且開口直徑D₄₁ 、D₄₂ 、D₄₃ 及D₄₄ 具有從中心至各端側的D₄₄ D₄₃ <D₄₂ <D₄₁ 之一關係。

假設其中取代圖4C所示之該整流板14之一情況，該整流板14'係結合圖4B所示之該汽化容器8使用以作為一線形汽化源。在此情況中，與第一實例類似，該整流板14'中之該等通孔18之開口直徑係以一比率[C2/C1]將為5.0或更小，且較佳2.0或更小之此一方式設定，其中C1為該汽化容器8每單位長度之釋放孔13傳導率且C2為該整流板14'每單位長度之通孔18傳導率。此外，與第一實例類似，該整流板14'亦以一比率[H2/H1]將為0.6或更小，且較佳0.5或更小之此一方式放置，其中H1為該汽化容器8之一內部之高度且H2為從該釋放孔13之下平面至該整流板14'之上表面之距離。

此外，假設其中取代圖4B所示之該汽化容器8及亦圖4C所示之該整流板14之一情況，第二實例中圖10所示之該汽化容器8'係結合該整流板14'使用以作為一線形汽化源。在此情況中，與第一實例類似，該整流板14'中之該等通孔18之開口直徑係以一比率[C2/C1]將為5.0或更小，且較佳2.0或更小之此一方式設定，其中C1為該汽化容器8'每單位長度之釋放孔13傳導率且C2為該整流板14'每單位長度之通孔18傳導率。此外，與第一實例類似，該整流板14'亦以一比率[H2/H1]將為0.6或更小，且較佳0.5或更小之此一方式放置，其中H1為該汽化容器8'之內部之高度且H2為從該釋放孔13之下平面至該整流板14'之上表面之距離。

當圖10所示之該汽化容器8'係結合圖11所示之該整流板14'使用時，尤其當W₃₁ =W₄₁ 時，該整流板14'中之該等通孔18之開口直徑係以該釋放孔13之傳導率Ca與其對應之通孔18之傳導率Cb之一比率[Cb/Ca](而非每單位長度傳導率之比率)將為5.0或更小，且較佳2.0或更小之此一方式設定。

注意在第一實例至第三實例中，該等釋放孔13及該等通孔18各具有一圓形形狀，但可具有一正方形形狀、一橢圓形形狀、一矩形形狀或類似形狀。此外，一釋放孔13係與兩個通孔18相關聯，但可與一或其他許多(3個或更多)通孔18相關聯。

{工業適用性}

根據本發明之一真空汽相沉積裝置尤其適於其中沉積目標係一大基板之一情況，且亦適於其中汽化材料係有機材料之一情況。

1．．．真空腔室

2．．．閥

3．．．真空泵

4．．．基板

5．．．驅動源

6．．．傳送輥

7．．．汽化材料

8．．．汽化容器

8'．．．汽化容器

9．．．加熱器

9a．．．加熱器

9b．．．加熱器

10．．．汽化速率偵測器

11．．．汽化速率控制器

12．．．加熱電源

13．．．釋放孔

13₁ 、13₂ 、13₃ 、13₄ ．．．釋放孔

14．．．整流板

14'．．．整流板

15．．．防輻射板

16．．．水冷套

17．．．隔熱板

17a．．．隔熱板

17b．．．隔熱板

18．．．通孔

18₁ 、18₂ 、18₃ 、18₄ ．．．通孔

20．．．汽化源

20'．．．汽化源

21．．．噴嘴

H1．．．高度

H2．．．高度

W₁₁ 、W₁₂ 、W₁₃ 、W₁₄ ．．．間隔

W₂₁ 、W₂₂ 、W₂₃ 、W₂₄ 、W₂₅ ．．．間隔

W₃₁ ．．．間隔

W₄₁ ．．．間隔

圖1係顯示根據本發明之一真空汽相沉積裝置之一例示性實施例之一示意性組態圖。

圖2A及圖2B係各顯示根據本發明之真空汽相沉積裝置之一線形汽化源之一實例之截面圖。

圖3A係用於解釋根據本發明之真空汽相沉積裝置之一汽化容器中之加熱構件及控制構件之一組態之圖式。圖3B係該組態之一修改例。

圖4A至圖4C係顯示根據本發明之真空汽相沉積裝置之汽化容器之結構之一實例之圖式。圖4A係汽化容器在其縱向中之一截面圖。圖4B係汽化容器之一俯視圖。圖4C係汽化容器內之一整流板之一俯視圖。

圖5係顯示膜厚度分佈與通孔之傳導率C2對於釋放孔之傳導率C1之比率[C2/C1]之間之關係之一圖形。

圖6係與坩堝溫度與用於Alq3之汽化量(相對值)之間之關係之量測相關之一圖形。

圖7係顯示膜厚度分佈與從釋放孔至整流板之距離H2對於汽化容器之內部之高度H1之比率[H2/H1]之間之關係之一圖形。

圖8係顯示藉由根據本發明之真空汽相沉積裝置而達成膜厚度分佈之改良之一圖形。

圖9係顯示藉由根據本發明之真空汽相沉積裝置而帶來的防汽化材料不均勻之一效果之一圖形。

圖10係顯示根據本發明之真空汽相沉積裝置之汽化容器之另一實例(第二實例)之一俯視圖。

圖11係顯示顯示根據本發明之真空汽相沉積裝置之汽化容器之整流板之另一實例(第三實例)之一俯視圖。

1．．．真空腔室

2．．．閥

3．．．真空泵

4．．．基板

5．．．驅動源

6．．．傳送輥

7．．．汽化材料

8．．．汽化容器

9．．．加熱器

10．．．汽化速率偵測器

11．．．汽化速率控制器

12．．．加熱電源

14．．．整流板

20．．．汽化源

Claims (8)

1. 一種真空汽相沉積裝置，其包含一汽化容器，該汽化容器具有經線性配置之複數個釋放孔且於兩個端部側上具有較大之該等釋放孔之傳導率，且其中：該汽化容器係經加熱以汽化或昇華其中所包含之一汽化材料，且該汽化材料之蒸汽係透過該複數個釋放孔而釋放，且該汽化材料係藉由在與該複數個釋放孔之配置方向垂直之方向上相對地移動一基板與該汽化容器而沉積在該基板之一整個表面上，該真空汽相沉積裝置包括：該汽化容器中包含具有可使該蒸汽穿過之複數個通孔且直接面向該汽化材料之一整流板，且針對該複數個釋放孔之該配置方向中之每單位長度傳導率，該等通孔的傳導率係與該等釋放孔的傳導率成比例。
2. 如請求項1之真空汽相沉積裝置，其中：藉由使所有該等釋放孔具有一相等面積且在該汽化容器的兩個端部側上密集地配置該等釋放孔，或藉由以一相等間隔配置該複數個釋放孔且使該汽化容器之兩個端部側上之該等釋放孔具有更大面積而使該汽化容器之兩個端部側上之該等釋放孔的傳導率變得更大。
3. 如請求項1及2中任一項之真空汽相沉積裝置，其中：藉由使所有該等通孔具有一相等面積且在該汽化容器的兩個端部側上密集地配置該等通孔，或藉由以一相等 間隔配置該複數個通孔且使該汽化容器之兩個端部側上之該等通孔具有更大面積而使該等通孔的傳導率與該等釋放孔的傳導率成比例。
4. 如請求項1及2中任一項之真空汽相沉積裝置，其中：該等通孔之傳導率C2相對於該等釋放孔之傳導率C1之一比率[C2/C1]係設定為5.0或更小，且較佳2.0或更小。
5. 如請求項1及2中任一項之真空汽相沉積裝置，其中：從該等釋放孔至該整流板之距離H2相對於該汽化容器之內部之高度H1之比率[H2/H1]係設定為0.6或更小，且較佳0.5或更小。
6. 如請求項1及2中任一項之真空汽相沉積裝置，其中：該等通孔係以當從該汽化材料之整個表面檢視時該等釋放孔與該等通孔並非共線地對準之方式所配置。
7. 如請求項1及2中任一項之真空汽相沉積裝置，其中：用於加熱該汽化容器之加熱構件係由圍繞該汽化容器之外表面而螺旋纏繞之一加熱器及對該加熱器饋送電力之一加熱電源所組態，及用於控制該加熱電源的控制構件係由偵測該汽化材料之蒸汽之汽化速率之一汽化速率偵測器，及基於藉由該汽化速率偵測器所偵測的汽化速率來控制對該加熱電源之輸出，以使該汽化材料之蒸汽之汽化速率保持恆定之一汽化速率控制器所組態。
8. 如請求項7之真空汽相沉積裝置，其中： 該加熱器係以其在該等釋放孔側上的間隔比其在該汽化材料側上的間隔更密集之方式所纏繞。