TWI429783B

TWI429783B - 真空汽相沉積裝置

Info

Publication number: TWI429783B
Application number: TW099118925A
Authority: TW
Inventors: Yuji Yanagi
Original assignee: Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2014-03-11
Also published as: CN101949001A; US9863034B2; US20150218691A1; CN101949001B; EP3103893B1; JP4831841B2; TW201109467A; JP2011017059A; EP3103893A1; EP2284292A1; KR101359066B1; US20110005462A1; KR20120126053A; KR20110005637A

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)。

真空汽相沉積裝置亦能夠藉由在一基板或類似物上同時沉積多種汽化材料而形成一薄膜(同時沉積)。舉例而言，當一發光層欲透過一有機EL元件之一沉積製程而形成時，一主體材料及一發光材料係用作汽化材料。此等材料係經同時沉積以形成發光層。因此，在一發光層之形成時，一主體材料與一發光材料之混合比率係影響發光層之性質之一重要因素。

{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2002-348658號

{專利文獻3}日本專利申請公開案第2006-57173號

{專利文獻4}日本專利申請公開案第2006-249572號

{專利文獻5}日本專利申請公開案第2009-127066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，薄膜須均勻及均質地沉積在一基板上。然而，基板變得越大，形成均勻及均質薄膜變得越難。尤其在近幾年對更高面板品質的需求越來越大，其需要均勻度及均質度的進一步提高。

一種習知真空汽相沉積裝置(專利文獻1)包含允許一汽化材料透過經線性配置之多個開口而汽化之一汽化源。隨後，經汽化之材料係藉由使汽化源與基板相對於彼此移動而沉積至一大基板上，藉此形成具有相對較均勻膜厚度之一薄膜。近年來，存在藉由改良昂貴有機材料之使用率以及亦透過高速率膜形成而改良生產力之需求。此等需求已藉由縮短一汽化源與一基板之間之距離而得到滿足。然而，在藉由並列配置兩個線形汽化源而執行同時沉積之情況中，用此類型之裝置形成一均質薄膜並不容易。這是因為所沉積之汽化材料之混合率在膜厚度方向中改變(下文將使用圖5進行詳細解釋)。

本發明係鑑於上述情況而進行，且具有提供一種在使用多個線形汽化源混合及沉積汽化材料時能夠在膜厚度方向中形成具有多種汽化材料的一恆定混合比率之均質薄膜之真空汽相沉積裝置。

在根據一第一發明之用於解決上述問題之一真空汽相沉積裝置中，各含有一汽化材料且具有經線性配置之複數個釋放孔之複數個汽化容器係平行於該複數個釋放孔之配置方向放置。該等汽化容器係經加熱以汽化或昇華各自汽化材料且各自材料之蒸汽係透過該複數個釋放孔而釋放。此外，汽化材料係藉由在垂直於該複數個釋放孔之配置方向之一方向中相對移動該基板與該等汽化容器而混合在一起並沉積至一基板之一整個表面上。該裝置之特徵為分別計算該等汽化容器之諸等厚度表面(或等膜厚度表面)，該等等厚度表面之每一者指示每單位時間從相應汽化容器中之釋放孔釋放的汽化材料之蒸汽之沉積量(或膜厚度)係相等之處。此外，該等汽化容器係以該等各自等厚度表面之接觸點在該基板之表面上全互相重合的此一方式置放，該等接觸點之每一者指示該等相應等厚度表面與該基板之表面接觸之處。

根據一第二發明之用於解決上述問題之一真空汽相沉積裝置提供第一發明中所述之具有下列特徵之真空汽相沉積裝置。在其中該等汽化容器包含從該等汽化容器突出之噴嘴且其中該等釋放孔係設置以穿透該等噴嘴之情況中，該等汽化容器係放置為直立且該等噴嘴係以該等各自等厚度表面之接觸點在該基板之表面上全互相重合之此一方式傾斜。在此，該等接觸點之每一者指示相應等厚度表面與該基板之表面接觸之處。

根據一第三發明之用於解決上述問題之一真空汽相沉積裝置提供第一發明及第二發明中所述之具有下列特徵之真空汽相沉積裝置。該等汽化容器中各包含具有相應蒸汽所穿過之複數個通孔之一整流板。此外，至於在該複數個釋放孔之配置方向中之每單位長度傳導率，該等通孔之傳導率係與該等釋放孔之傳導率成比例。

根據第一特徵及第二特徵，該等汽化容器係以該等等厚度表面與該基板之表面接觸之接觸點將會在該基板之表面上互相重合之此一方式放置。在此，各等厚度表面指示每單位時間相應汽化材料之蒸汽之沉積量係相等之處。此允許具有汽化材料的一大體上恆定混合比率之均質薄膜之形成。因此，製造具有較高品質之一有機EL元件。

根據第三特徵，該等汽化容器中各包含具有多個通孔之整流板，且至於在該等汽化容器之縱向中的每單位長度傳導率，該等通孔之傳導率係與該等釋放孔之傳導率成比例。即使當線性汽化容器中汽化材料之汽化狀態在縱向(多個釋放孔之配置方向)中改變時，此仍允許控制各汽化材料之蒸汽在縱向中的分佈。因此一大基板亦可達成在縱向中具有更均勻膜厚度分佈之一薄膜。因此，形成均質且具有均勻性質之一元件。

(第一實例)

將參考圖1至圖10詳細描述根據本發明之一真空汽相沉積裝置之實施例。

圖1係繪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繪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元件之一直列系統之一部分(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(多源同時沉積；在兩種汽化材料之情況中亦稱作共沉積)。

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成，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者)。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。欲沉積一有機薄膜之一基板4係定位在一未繪示之托盤之中心。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，在特定位置固定下文將描述之諸汽化源20並導致該基板4移動；反之，可在一特定位置固定該基板4並導致該等汽化源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。如將在下文描述之圖5及圖6所示，在多源同時沉積之情況中，多個汽化源20係配置為平行於該基板4之板寬度方向。

在各汽化容器8上方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將保持恆定。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(兩者未繪示)。在多源同時沉積之情況中，各個別汽化源20係設置上述加熱機構及控制機構。

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。導致該基板4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係混合在一起且沉積在該基板4之整個表面上。

接下來，將使用圖2至圖4C詳細描述汽化源20之一結構。

圖2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。在多源同時沉積之情況中，各汽化源具有相同結構。

放置在該汽化源20內之該汽化容器8係形成為在該基板4之板寬度方向中呈長形，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(基板4側之表面)。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所作解釋，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此一方式配置。

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側上)。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(未繪示)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。

接下來，將參考圖3A描述該汽化容器8中之加熱機構及控制構件之一組態。圖3A係用於解釋第一實例之加熱機構及控制機構之組態之一圖式。

該汽化容器8中之該等釋放孔13係暴露至欲經受沉積之該基板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之該加熱機構係由一加熱電源12及一加熱器9所形成，且該控制機構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，該加熱機構及該控制機構作為一單系統。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。

接下來，參考圖4A及圖4C描述第一實例中之整流板14之釋放孔13及通孔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之縱向上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之板寬度方向中的膜厚度分佈之改良。

此外，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的該等通孔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黏附至該基板，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7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之傳導率及該等釋放孔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。藉此，至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。

在上述圖4B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中每單位長度傳導率。然而，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。

在上述圖4C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，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。

此外，在上述圖4B及圖4C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，但可與一或許多(3個或更多)通孔18相關聯。

根據上述結構，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係配置為具有上述位置關係。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，如將在下文描述之圖6A或圖7所示，在第一實例之真空汽相沉積裝置中，該等汽化源係經放置使得藉由多源同時沉積而獲得之一沉積薄膜中之混合比率將在膜厚度方向中保持恆定。圖5A係用於解釋兩個汽化源一般如何放置之一圖式，且圖5B係繪示在傳送方向中與放置相關之特定位置上之沉積量之曲線之一圖形。圖6A係用於解釋在第一實例中兩個汽化源如何放置之一圖式，且圖6B係繪示在傳送方向中與放置相關之特定位置上之沉積量之曲線之一圖形。圖7係用於解釋在第一實例中之三個汽化源如何放置之一圖式。注意，為了簡單闡釋，在圖5A至圖7中僅在繪示該等汽化源內之該基板及該等汽化容器時進行描述。

一般而言，如圖5A所示，在兩個汽化源(汽化容器)之情況中，汽化容器8a及8b係以分別來自該等汽化容器8a及8b之釋放孔13a及13b之中心之法線La及Lb在該基板4之沉積表面上互相重合之此一方式放置為傾斜。在此放置之情況中，該等汽化容器8a及8b之等厚度表面19a及19b之計算表示如下，該等等厚度表面19a及19b之每一者為其中每單位時間從諸釋放孔13a及13b之對應一孔所釋放之汽化材料之蒸汽之沉積量係相同之處。明確言之，該等等厚度表面19a及19b在其中該基板4之沉積表面與該等法線La及Lb交叉(在圖5A中亦與顯示該裝置中心之一中心線C交叉)之一位置互相交叉。

根據餘弦定律，該等等厚度表面19a及19b需要為球形或橢圓形(舉例而言，見Tatsuo Asamaki，Hakumaku Sakusei no Kiso，The Nikkan Kogyo Shimbun,Ltd.，2005年或類似文獻)。在圖5A之情況中，該等等厚度表面19a及19b係描繪為橢圓形。此外，該等等厚度表面19a及19b係類似於肥皂泡如何膨脹同時變薄。該等等厚度表面19a及19b指示相等膜厚度之黏附發生之處。即使當該等汽化容器8a及8b具有一不均勻混合比率(沉積量或膜厚度之一不均勻比率)，該等等厚度表面仍描繪為具有相同形狀及大小。舉例而言，此意味著等厚度表面19a表示100 nm之一膜厚度，等厚度表面19b表示1 nm之一膜厚度，且因此形成具有100:1之一混合比率之一膜。

從圖5A可見該等等厚度表面19a及19b分別從該等汽化容器8a及8b膨脹，且在該基板4上互相交叉之前與該基板4接觸。該等等厚度表面19a及19b與該基板4首先接觸之位置係從該等汽化容器8a及8b沉積之膜之厚度變得最大之位置。

在一傳送方向T中之各位置對該基板4之高度方向中之沉積量之量測顯示如下。如圖5B所示，各自汽化材料之蒸汽之沉積量在不同位置取得其等最大值。以此等位置作為峰值，沉積量各大約對稱地減少。注意，圖5B係繪示該基板4與該等汽化容器8a及8b之間之距離為1且在傳送方向中的距離為4之此一範圍內之沉積量(對應於膜厚度)之一圖形。來自該等汽化容器8a及8b之沉積量互不相同，但是為了比較，其等最大沉積量係闡釋為相等。如圖5B所示，雖然所形成膜中的混合比率總體相同，但是混合比率在傳送方向中的任何位置出現偏差，且偏差量較大。

該基板4在傳送方向T中移動時，經受同時沉積。因此，圖5B所示之曲線對應於藉由同時沉積而形成之薄膜之膜厚度方向中之混合比率，且偏差的混合比率指示所沉積之汽化材料之混合比率在所沉積之薄膜之膜厚度方向中變化。有鑑於此，該膜幾乎非一均質薄膜。近年來，存在藉由改良昂貴有機材料之使用率而降低製造成本以及透過高速率膜形成而改良生產力之需求。此等需要已藉由縮短諸汽化源與一基板之間之距離而得到滿足。此繼而增加混合比率的偏差量。因為該等等厚度表面實際上幾乎為球形，所以混合比率的偏差量表現得更為明顯。

另一方面，如圖6A所示，在第一實例中，在兩個汽化源(汽化容器)之情況中(在雙源同時沉積之情況中)，該等汽化容器8a及8b係以該等等厚度表面19a及19b與該基板4之沉積表面相接觸之接觸點將會在該基板4之沉積表面上互相重合之此一方式放置為傾斜。舉例而言，為了形成一有機EL元件之一發光層，須混合及沉積作為汽化材料之一主體材料及一發光材料。在此情況中，根據主體材料及發光材料之混合比率計算等厚度表面19a及等厚度表面19b。在此，等厚度表面19a指示每單位時間從該等釋放孔13a釋放的主體材料之蒸汽之沉積量係相等之處，且等厚度表面19b指示每單位時間從該等釋放孔13b釋放的發光材料之蒸汽之沉積量係相等之處。隨後，該等汽化容器8a及8b係以所獲得之等厚度表面19a及19b與該基板4之沉積表面相接觸之接觸點將會在該基板4之沉積表面上互相重合之此一方式放置為傾斜。

根據汽化材料之類型，可透過使用諸如汽化容器8a及8b之溫度、位置及斜度之參數模擬蒸汽通量分佈而計算上述等厚度表面19a及19b。舉例而言，來自一釋放孔13之一等厚度表面為以該釋放孔13作為其起源之一球形物或橢圓形物(其截面為圓形或橢圓形)。隨後，由於多個釋放孔13a及13b係線性地配置在各自汽化容器8a及8b中，故該等等厚度表面19a及19b可視作藉由在各自多個釋放孔13a及13b之配置方向中使球形物或橢圓形物部分互相疊加而獲得之連續連接之球形物或橢圓形物。即該等等厚度表面19a及19b可視作具有圓形或橢圓形截面之長形物。因此，當該等等厚度表面19a及19b與該基板4之沉積表面相接觸之接觸點在多個釋放孔13a及13b之配置方向中之任何位置互相重合在該基板4之沉積表面上時，該等等厚度表面19a及19b與該基板4之沉積表面相接觸之接觸點係視作在該多個釋放孔13a及13b之配置方向中之所有位置處互相重合在該基板4之沉積表面上。

同時，在相同條件下，該等等厚度表面19a及19b之大小保持相同，而不論沉積材料之類型或膜厚度，但取決於汽化源與基板之間之距離而互不相同。因此，藉由使用汽化速率偵測器10及汽化速率控制器11以分別偵測及控制來自該等汽化容器8a及8b之沉積量(汽化速率)，可形成具有所要混合比率之膜。然而，需要汽化材料之該等等厚度表面19a及19b之大小大約彼此相等。以此方式，可相對於中心線C對稱地放置該等汽化容器8a及8b，以及獲得與將在下文描述之圖6B所示之形狀極為類似之形狀之沉積量曲線。

在傳送方向T中之各位置對該基板4之高度方向中的沉積量之量測顯示如下。如圖6B所示，各自汽化材料之蒸汽之沉積量均在該基板4之沉積表面與中心線C交叉之一位置取得其等最大值。以此等位置作為峰值，沉積量各對稱地減少。中心線C位置之混合比率為一所要混合比率。其他位置的混合比率偏差一非常小的邊限。然而，偏差量明顯比圖5B中的偏差量小得多。該基板4在傳送方向T中移動時經受同時沉積。因此，圖6B所示之曲線對應於藉由同時沉積而形成之薄膜之膜厚度方向中之混合比率。此曲線指示可在所沉積之薄膜之膜厚度方向中明顯抑制所沉積之汽化材料之混合比率之變化。總而言之，第一實例使保持膜厚度方向中之混合比率大體上恆定及因此形成一均質薄膜成為可能，藉此實現具有較高品質之一有機EL元件或類似物之製造。

在此，導致該等等厚度表面19a及19b與該基板4之沉積表面相接觸之接觸點在該基板4之沉積表面上互相重合可表示如下。明確言之，參考圖6B進行解釋，傳送方向中從該汽化容器8a汽化之汽化材料在該基板4之高度方向中之沉積量達到最大之一位置，在該基板4之沉積表面上與傳送方向中從該汽化容器8b汽化之汽化材料在該基板4之高度方向中之沉積量達到最大之一位置重合。

此外，如圖7所示，在三個汽化源(汽化容器)之情況中(三源同時沉積之情況中)，來自該等汽化容器8a、8b及8c之釋放孔13a、13b及13c之中心之法線La、Lb及Lc不應在該基板4之沉積表面上各自互相重合。而是，分別計算該等汽化容器8a、8b及8c之等厚度表面19a、19b及19c。在此，該等等厚度表面19a、19b及19c之每一者指示每單位時間從該等釋放孔13a、13b及13c之對應一孔釋放之汽化材料之蒸汽之沉積量係相同之處。隨後，汽化容器8a、8b及8c係以該等等厚度表面19a、19b及19c與該基板4之沉積表面相接觸之接觸點在該基板4之沉積表面上全互相重合之此一方式放置為傾斜。

根據此結構，如雙源同時沉積之情況，膜厚度方向中的混合比率保持大體上恆定且因此形成一均質薄膜。藉此，可製造具有更高品質之一有機EL元件。同時，為了藉由三源同時沉積而形成一有機EL元件之一發光層，兩側上的該等汽化容器8a及8b中之材料應為主體材料而該中間之汽化容器8c中之材料應為作為摻雜物之一發光材料。

(第二實例)

除圖2所示之汽化源外，圖8所示之一汽化源亦適用於本發明。在該情況中，其他組態可與第一實例中所描述之組態相同，且因此在此僅闡釋汽化源。圖8係沿著垂直於線形汽化源之縱向之一平面取得之一截面圖。

如圖8所示，一第二實例之一汽化源20'具有與圖2所示之汽化源20大約相同之結構。然而，在此結構中，向上突出至隔熱板17之一上表面之噴嘴21係設置至一汽化容器8'之一上表面(基板4側之表面)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在其高度方向中之上平面的位置與該隔熱板17在其高度方向中之上表面的位置一樣高。此消除汽化材料7之蒸汽黏附至該隔熱板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2所示之汽化源20之組態相同，且因此圖8中的相同組件係用相同參考符號表示且其描述被省略。

此外，在第二實例中，該等汽化源係經如圖9或圖10所示放置使得藉由多源同時沉積而獲得之一所沉積薄膜的混合比率將會在膜厚度方向中保持恆定。圖9係用於解釋在第二實例中兩個汽化源如何放置之一圖式。圖10係用於解釋在第二實例中三個汽化源如何放置之一圖式。注意，為了簡單闡釋，在圖9及圖10中亦將僅在繪示該等汽化源內之該基板及該等汽化容器時進行描述。

在第二實例中，在兩個汽化源(汽化容器)之情況中(在雙源同時沉積之情況中)，分別地計算該等汽化容器8a'及8b'之等厚度表面24a及24b。在此，該等等厚度表面24a及24b之每一者指示每單位時間從相應之噴嘴21a及21b之一者釋放的汽化材料之蒸汽之沉積量係相等之處。隨後，如圖9所示，汽化容器8a'及8b'係放置為直立，且其噴嘴21a及21b亦以等厚度表面24a及24b與該基板4之沉積表面相接觸之接觸點將在該基板4之沉積表面上互相重合之此一方式傾斜。

分別計算該等汽化容器8a'及8b'之該等等厚度表面24a及24b。在相同條件下，該等等厚度表面24a及24b之大小保持相同，而不論汽化材料之類型或膜厚度，但取決於汽化源與基板之間之距離而互不相同。因此，藉由使用汽化速率偵測器10及汽化速率控制器11以分別偵測及控制來自該等汽化容器8a'及8b'之沉積量(汽化速率)，可用所要混合形成膜。然而，需要汽化材料之該等等厚度表面24a及24b之大小大約彼此相等。以此方式，可相對於中心線C對稱地放置該等汽化容器8a'及8b'，以及亦獲得如上文所述之圖6B所示之沉積量曲線。

亦在第二實例中，導致該等等厚度表面24a及24b與該基板4之沉積表面相接觸之接觸點在該基板4之沉積表面上互相重合之意義與上文參考圖6B所解釋之內容相同。明確言之，傳送方向中從該汽化容器8a'汽化之汽化材料在該基板4之高度方向中之沉積量達到最大之一位置，在該基板4之沉積表面上與傳送方向中從該汽化容器8b'汽化之汽化材料在該基板4之高度方向中之沉積量達到最大之一位置重合。根據此結構，膜厚度方向中的混合比率保持大體上恆定且因此形成一均質薄膜。藉此，可製造具有更高品質之一有機EL元件。

此外，在三個汽化源(汽化容器)之情況中(三源同時沉積之情況中)，分別來自該等汽化容器8a'、8b'及8c'之噴嘴21a、21b及21c之中心之法線La、Lb及Lc不應在該基板4之沉積表面上互相重合。而是分別計算該等汽化容器8a'、8b'及8c'之該等等厚度表面24a、24b及24c。在此，該等等厚度表面24a、24b及24c之每一者指示每單位時間從該等噴嘴21a、21b及21c之對應一孔釋放之汽化材料之蒸汽之沉積量係相同之處。隨後，如圖10所示，該等汽化容器8a'、8b'及8c'係放置為直立以及其噴嘴21a、21b及21c係以該等等厚度表面24a、24b及24c與該基板4之沉積表面相接觸之接觸點將會在該基板4之沉積表面上全互相重合之此一方式放置為傾斜。

根據此結構，如雙源同時沉積之情況，膜厚度方向中的混合比率保持大體上恆定且因此形成一均質薄膜。藉此，可製造具有更高品質之一有機EL元件。同時，為了藉由三源同時沉積而形成一有機EL元件之一發光層，兩側上的該等汽化容器8a'及8b'中之材料應為主體材料而中間的該汽化容器8c中之材料應為作為摻雜物之一發光材料。在第二實例中，該等汽化容器8a'、8b'及8c'無須以傾斜方式放置且因此可簡單地安裝。

{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

8a．．．汽化容器

8a'．．．汽化容器

8b．．．汽化容器

8b'．．．汽化容器

8c．．．汽化容器

8c'．．．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

13a．．．釋放孔

13b．．．釋放孔

13c．．．釋放孔

14．．．整流板

15．．．防輻射板

16．．．水冷套

17．．．隔熱板

17a．．．隔熱板

17b．．．開口部分

18．．．通孔

19a．．．等厚度表面

19b．．．等厚度表面

19c．．．等厚度表面

20．．．汽化源

20'．．．汽化源

21．．．噴嘴

21a．．．噴嘴

21b．．．噴嘴

21c．．．噴嘴

24a．．．等厚度表面

24b．．．等厚度表面

24c．．．等厚度表面

C．．．中心線

H1．．．高度

H2．．．高度

La．．．法線

Lb．．．法線

Lc．．．法線

T．．．傳送方向

W₁₁ 、W₁₂ 、W₁₃ 、W₁₄ ．．．間隔

W₂₁ 、W₂₂ 、W₂₃ 、W₂₄ 、W₂₅ ．．．間隔

圖1係繪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2係繪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一截面圖。

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一加熱機構及一控制機構之一組態之一圖式。圖3B係該組態之一修改例。

圖4A至圖4C係繪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5A係用於解釋兩個汽化源大致上如何放置之一圖式。

圖5B係繪示在一傳送方向中與放置相關之特定位置上之沉積量之曲線之一圖形。

圖6A係用於解釋在根據本發明之真空汽相沉積裝置中兩個汽化源如何放置之一圖式。圖6B係繪示在傳送方向中與放置相關之特定位置上之沉積量之曲線之一圖形。

圖7係用於解釋在根據本發明之真空汽相沉積裝置中三個汽化源如何放置之一圖式。

圖8係繪示根據本發明之真空汽相沉積裝置之線形汽化源之另一實例(第二實例)之一截面圖。

圖9係用於解釋在根據本發明之真空汽相沉積裝置中具有噴嘴之兩個汽化源如何放置之一圖式。

圖10係用於解釋在根據本發明之真空汽相沉積裝置中具有噴嘴之三個汽化源如何放置之一圖式。