TWI835440B - 蒸鍍裝置和蒸鍍方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供蒸鍍裝置和採用這種蒸鍍裝置的蒸鍍方法，能夠控制蒸鍍材料的入射角，形成膜厚均勻性較高的蒸鍍膜。所述蒸鍍裝置包括：一個或多個噴嘴，設有噴射蒸鍍材料的噴射口；基板保持部，以使基板的一面與上述一個或多個噴嘴的噴射口相對的方式保持上述基板；以及圓筒狀或棱角筒狀的控制板，包圍上述一個或多個噴嘴的噴射口並相對於上述基板垂直配置以控制噴射的上述蒸鍍材料的擴散方向，上述基板保持部使上述基板能以上述基板的法線方向作為旋轉軸旋轉，上述一個或多個噴嘴與上述控制板構成一體與上述基板能夠平行地往返移動。
Description
本發明涉及蒸鍍裝置和蒸鍍方法。
顯示面板、太陽能電池等的金屬電極佈線、有機場致發光（EL）層、半導體層、其他有機材料薄膜和無機材料薄膜等，有時透過真空蒸鍍法等的蒸鍍形成。蒸鍍通常透過對坩堝內的蒸鍍材料進行加熱使蒸鍍材料汽化，將汽化的蒸鍍材料朝向基板表面噴射，從而使蒸鍍材料堆積在所述基板表面。堆積在基板表面的蒸鍍材料形成薄膜。此外，蒸鍍時預先利用具有規定形狀的掩膜將基材表面包覆，由此可以形成圖案化的蒸鍍膜。進行這種蒸鍍的蒸鍍裝置通常具備在內部配置有用於收容蒸鍍材料的坩堝等並具有噴射汽化的蒸鍍材料的噴嘴的蒸鍍源，以及固定基板的基板固定部。
如圖3所示，在基板A上形成用掩膜B圖案化的蒸鍍膜C的情況下，在蒸鍍膜C的外緣形成被稱為陰影S的膜厚較薄的部分。所述陰影S包括：根據掩膜B的浮起和蒸鍍材料的入射角在蒸鍍膜C中的比掩膜B的開口的外緣位置E靠外側的部分產生的外陰影S
1；以及根據掩膜B的厚度和蒸鍍材料的入射角在蒸鍍膜C中的比掩膜B的開口的外緣位置E靠內側的部分產生的內陰影S
2。這種陰影S成為妨礙細小成膜圖案形成的要因。但是，在蒸鍍時，很難完全不產生陰影，產生的陰影的大小在設計中被計算出。因此，利用蒸鍍裝置進行蒸鍍時，優選使形成的陰影在接近其計算值的容許範圍內。
其中，還開發出了在各噴嘴間設置有用於控制蒸鍍材料的蒸鍍區域的控制板（也稱擋壁等）的蒸鍍裝置（參照專利文獻1）。按照這種蒸鍍裝置，由於向基板以大幅傾斜的方向噴射的蒸鍍材料被控制板遮擋，所以將蒸鍍材料的入射角控制在較大的範圍，從而可以減小陰影。
現有技術文獻
專利文獻1：日本專利公開公報特開2014－177707號
可是，在現有的各噴嘴間設置有控制板的蒸鍍裝置中，例如在設置控制板的位置即與各噴嘴間對應的位置中的蒸鍍量減少等，膜厚均勻性不足。此外，在現有的蒸鍍裝置中，難以調整蒸鍍材料的入射角，從而難以控制陰影的大小。
鑒於以上問題，本發明的主要目的是提供可控制蒸鍍材料的入射角從而形成膜厚均勻性較高的蒸鍍膜的蒸鍍裝置以及採用這種蒸鍍裝置的蒸鍍方法。
為解決上述問題的本發明的蒸鍍裝置，包括：一個或多個噴嘴，設有噴射蒸鍍材料的噴射口；基板保持部，以使基板的一面與上述一個或多個噴嘴的噴射口相對的方式保持上述基板；以及圓筒狀或棱角筒狀的控制板，包圍上述一個或多個噴嘴的噴射口並相對於上述基板垂直配置以控制噴射的上述蒸鍍材料的擴散方向，上述基板保持部使上述基板能以上述基板的法線方向作為旋轉軸旋轉，上述一個或多個噴嘴與上述控制板構成一體與上述基板能夠平行地往返移動。
優選上述一個或多個噴嘴與上述基板之間的距離可調整，並且上述控制板可更換為尺寸不同的其他圓筒狀或棱角筒狀的控制板。
優選上述控制板為圓筒狀。
優選上述一個或多個噴嘴為多個噴嘴，從上述噴嘴的噴射口分別噴射不同的蒸鍍材料。
為解決上述問題的另一本發明是具備用所述蒸鍍裝置進行蒸鍍的工序的蒸鍍方法。
按照本發明，可以提供能控制蒸鍍材料的入射角從而形成膜厚均勻性較高的蒸鍍膜的蒸鍍裝置以及採用這種蒸鍍裝置的蒸鍍方法。
以下，適當參照附圖對本發明的一個實施方式的蒸鍍裝置和蒸鍍方法詳細進行說明。
（蒸鍍裝置）
本發明的一個實施方式的圖1、2的蒸鍍裝置10具備蒸鍍源11、基板保持部12和控制板13。另外，蒸鍍裝置10配置在維持適當真空度的真空腔（未圖示）內。真空腔可以具備透過排出真空腔內的氣體使真空腔內的壓力降低的真空泵，以及透過向真空腔內注入一定的氣體使真空腔內的壓力上升的通風裝置等。
蒸鍍源11具有多個噴嘴14。各個噴嘴14的頂端（圖1、2中的上端）設有用於噴射汽化的蒸鍍材料D的噴射口15（開口）。在蒸鍍裝置10中如圖2所示，4個噴嘴14的各噴射口15以在Z軸視圖中形成正方形的頂點的方式接近配置。蒸鍍源11收容固體狀的蒸鍍材料並透過加熱使蒸鍍材料汽化，從而從多個噴嘴14的噴射口15噴射汽化的蒸鍍材料D。
另外，從多個噴嘴14的噴射口15可以噴射相同的蒸鍍材料D，也可以噴射不同的蒸鍍材料D。例如，也可以從4個噴嘴14的噴射口15分別噴射不同的4種蒸鍍材料D。此外，還可以從4個噴嘴14的噴射口15中的兩兩噴射相同的蒸鍍材料D，因此整體噴射2種蒸鍍材料D。
蒸鍍源11具體例如具有蒸鍍材料收容室和擴散室，噴嘴14連接於擴散室。蒸鍍材料收容室內配置有坩堝，在所述坩堝內收納固體狀的蒸鍍材料。汽化後的坩堝內的蒸鍍材料從蒸鍍材料收容室向擴散室移動。坩堝的周圍配置有作為加熱裝置的加熱器等。透過加熱裝置對坩堝中的蒸鍍材料進行加熱，使蒸鍍材料汽化。移動到擴散室的氣體狀的蒸鍍材料從多個噴嘴14噴射。多個噴嘴14例如可以配置在擴散室的上表面。蒸鍍材料收容室和擴散室可以形成為一體，也可以分別單獨構成。如後所述，在本實施方式中，具備多個噴嘴14的蒸鍍源11可往返移動。在另一個實施方式中，蒸鍍源的一部分（例如蒸鍍材料收容室等）可以和多個噴嘴14等分開並固定在腔室內而不進行往返移動。蒸鍍源11能透過加熱裝置和設置在未圖示的蒸鍍材料的流道上的閥門等，控制蒸鍍材料的放出量。
基板保持部12以使基板A的一面（圖1中的下側的面）與多個噴嘴14的噴射口15相對的方式保持基板A。在圖1、2的蒸鍍裝置10中，基板A以其法線成為Z軸方向的方式被朝下保持。換言之，基板A被水平保持。基板保持部12將基板A以可裝卸的方式保持。此外，基板保持部12能將保持的基板A的法線方向（圖1中的Z軸方向）作為旋轉軸，利用未圖示的電機等驅動裝置使保持的基板A旋轉。優選基板保持部12還能控制基板A的旋轉速度。基板保持部12例如具備以使基板A成為水平的方式保持基板A的側面並在維持其朝向的狀態下使基板A旋轉的機構（旋轉裝置）。基板保持部12可以採用將基板A保持為可旋轉的現有公知的結構。基板A中的與多個噴嘴14的噴射口15相對一側的面（圖1中的下側的面）上，通常設有具備規定形狀的圖案的蒸鍍用的掩膜B。此外，基板保持部12可調整保持的基板A的高度，換言之，從多個噴嘴14至基板A的距離。
基板A是成為蒸鍍對象的板狀的基材。基板A的形狀沒有特別限定，可以是俯視下矩形、俯視下圓形等，優選如圖2所示的俯視下圓形。基板A的材質沒有特別限定，可以是玻璃、陶瓷、矽、樹脂、金屬等。
控制板13包圍多個噴嘴14的噴射口15並相對於基板A垂直配置以控制噴射的蒸鍍材料D的擴散方向。圖1、2所示的控制板13為圓筒狀。圓筒狀的控制板13以其中心軸相對於基板A成為垂直方向（圖1中的Z軸方向）的方式配置。此外，控制板13以多個噴嘴的噴射口15位於圓筒狀的控制板13的中心軸上或其附近的方式配置。控制板13以包圍多個噴嘴14的方式配置在蒸鍍源11上。另外，在圖1的方式中，控制板13設置成包圍至多個噴嘴14的側面。但是，在其他方式中，控制板13可以不包圍至一個或多個噴嘴14的側面（參照圖2）。為了控制噴射的蒸鍍材料D的擴散方向，控制板13只要設置成至少從噴嘴14的噴射口15至基板A側的規定高度的空間被筒狀包圍即可。
控制板13的材質沒有特別限定，可以使用樹脂、玻璃、陶瓷、金屬等。
多個噴嘴14和控制板13成為一體，能夠與基板A平行地往返移動。在圖1的蒸鍍裝置10中，控制板13固定在具備多個噴嘴14的蒸鍍源11上。而且，蒸鍍源11配置在沿圖1中的X軸方向直線狀設置的導軌16上。蒸鍍裝置10可以透過未圖示的電機等驅動裝置，使固定有控制板13的蒸鍍源11在導軌16上往返移動。另外，優選還能控制往返移動的速度。
考慮形成膜厚均勻性更高的蒸鍍膜等，固定有控制板13的蒸鍍源11優選例如在能夠對基板A的一端至另一端進行蒸鍍的範圍能夠往返移動。另外，由於可以使基板A旋轉，所以可以使固定有控制板13的蒸鍍源11例如在能夠對基板A的中心至一端進行蒸鍍的範圍往返移動。
控制板13用於控制從噴嘴14的噴射口15噴射的蒸鍍材料D的擴散方向（行進方向），換言之用於控制蒸鍍材料D向基板A的入射角。透過控制板13的尺寸（直徑和高度）以及從噴嘴14的噴射口15至基板A的距離，控制蒸鍍材料D向基板A的入射角。例如，透過減小圓筒狀的控制板13的直徑或加大控制板13的高度(Z軸方向的長度)，使蒸鍍材料D向基板A的入射角(基板A的平面與蒸鍍材料D的行進方向所成角度)接近90°，從而使陰影減小。另一方面，例如，透過加大圓筒狀的控制板13的直徑或減小控制板13的高度(Z軸方向的長度)，蒸鍍材料D向基板A的入射角(基板A的平面與蒸鍍材料D的行進方向所成角度)變小，因此陰影變大。
具體如圖3所示，在設蒸鍍材料向基板的入射角(基板A的平面與蒸鍍材料的行進方向所成的最小的角)為θ、掩膜B的浮起(基板A與掩膜B的間隔)為Tc、掩膜B的厚度為Tm的情況下，外陰影S1的寬度WS1被表示為Tc/tanθ，內陰影S2的寬度WS2被表示為(Tc+Tm)/tanθ。另一方面，如圖4所示，在設圓筒狀的控制板13的高度為L、半徑(內徑)為R的情況下，典型地，關於上述入射角θ，有tanθ=L/R的關係成立。因此，外陰影S1的寬度WS1被表示為TcR/L，內陰影S2的寬度WS2被表示為(Tc+Tm)R/L。因此，透過調整控制板13的高度L和半徑R，可以控制外陰影S1的寬度WS1和內陰影S2的寬度WS2。
此外，如果加大圓筒狀的控制板13的直徑，則形成的蒸鍍膜的膜厚均勻性提高。因此，根據基於設計而被容許的陰影的大小等，調整控制板13的尺寸(直徑和高度)即可。此外，優選準備多個尺寸(直徑和高度的至少一方)不同的控制板13，可更換多個控制板13。另外，在準備尺寸不同的可更換的多個控制板13的情況下，優選多個控制板13都是圓筒狀。
在基板A為圓形、控制板13為圓筒狀的情況下，考慮得到膜厚均勻性較高的蒸鍍膜等，圓筒狀的控制板13的直徑（內徑）可以大於基板A的直徑。此外，如圖1、2所示，圓筒狀的控制板13的直徑（內徑）可以小於基板A的直徑。例如，圓筒狀的控制板13的直徑（內徑）相對於基板A的直徑的比，可以在1/10以上且11/10以下。上述比可以是1/5以上、3/10以上、1/2以上或1以上。此外，上述比可以是1以下、9/10以下、4/5以下、7/10以下、3/5以下或1/2以下。
圓筒狀的控制板13的直徑（內徑），根據蒸鍍裝置10自身的大小、基板A的大小、作為目標的蒸鍍材料D的入射角的大小等適當設定，例如可以是20mm以上且500mm以下。所述直徑（內徑）更優選為30mm以上、50mm以上、100mm以上或200mm以上。所述直徑（內徑）更優選為300mm以下、200mm以下或100mm以下。
作為控制板13的高度，例如可以是100mm以上且1,000mm以下，也可以是200mm以上且500mm以下。透過將控制板13的高度設為上述下限以上，可以進一步減小蒸鍍材料D的入射角。透過將控制板13的高度設為上述上限以下，能夠提高控制板13和蒸鍍源11一起往返移動時的穩定性等。
（蒸鍍方法）
以下，說明蒸鍍裝置10的使用方法，即採用蒸鍍裝置10的蒸鍍方法，並且說明蒸鍍裝置10和採用所述蒸鍍裝置10的蒸鍍方法的優點。
本發明的一個實施方式的蒸鍍方法具備用蒸鍍裝置10進行蒸鍍的工序。利用所述蒸鍍方法蒸鍍的蒸鍍材料的種類沒有特別限定，可以是無機物，可以是有機物，可以使用在現有的蒸鍍方法（真空蒸鍍等）中可蒸鍍的各種蒸鍍材料。
由於所述蒸鍍方法用具備控制板13的所述蒸鍍裝置10進行蒸鍍，所以能夠進行由控制板13控制蒸鍍材料D向基板A的入射角的蒸鍍。即透過用所述蒸鍍裝置10進行蒸鍍，能形成陰影較小的蒸鍍膜。另外，通常蒸鍍材料D相對於基板A的入射角（基板A的平面與蒸鍍材料D的入射方向所成的角度）可以設定在45°至90°的範圍內。按照所述蒸鍍裝置10，能夠根據目標的蒸鍍材料D的入射角或陰影大小的範圍，更換具有適當尺寸（高度和內徑）的控制板13，或透過調整基板保持部12的高度來調整多個噴嘴14與基板A之間的距離。多個噴嘴14與基板A之間的距離，例如可以是在100mm以上且1,000mm以下的範圍內，也可以是300mm以上且800mm以下的範圍內。這樣按照採用所述蒸鍍裝置10的蒸鍍方法，能調整蒸鍍材料D的入射角。
此外，在所述蒸鍍裝置10中，由於利用控制板13將蒸鍍材料D的擴散方向控制為朝向基板A的方向，所以蒸鍍材料D難以附著在腔室內，也易於腔室內的清掃、保養等。
在採用所述蒸鍍裝置10的蒸鍍方法中，能夠邊使基板A旋轉、邊對基板A進行蒸鍍，此外，可以在將多個噴嘴14和控制板13作為一體與基板A平行地往返移動的情況下，對基板A進行蒸鍍。此外，還能夠在進行基板A的旋轉以及多個噴嘴14和控制板13的往返移動雙方的情況下，對基板A進行蒸鍍。基板A利用基板保持部12以基板A的法線方向（圖1，2中的Z軸方向）作為旋轉軸在周向旋轉。控制板13固定在具有多個噴嘴14的蒸鍍源11上，蒸鍍源11配置在導軌16上。因此多個噴嘴14和控制板13在導軌16上沿圖1、2中的X軸方向往返移動。
這樣，在採用所述蒸鍍裝置10的蒸鍍方法中，透過在進行基板A的旋轉以及多個噴嘴14與控制板13的往返移動中的至少一方的情況下對基板A進行蒸鍍，可以提高基板A上形成的蒸鍍膜的厚度的均勻性。另外，為了進一步提高膜厚均勻性等，可以調整基板A的旋轉速度以及多個噴嘴14與控制板13的往返移動速度。此外，可以改變一轉期間的旋轉速度，也可以改變一個往返期間的移動速度。
此外，採用所述蒸鍍裝置10的蒸鍍方法，由於能夠在使具有多個噴嘴14的蒸鍍源11往返移動的情況下對基板A進行蒸鍍，所以即使在對大型基板A進行蒸鍍的情況下，也可以使蒸鍍源11成為相對緊湊的設計。
而且，在採用所述蒸鍍裝置10的蒸鍍方法中，由於所述蒸鍍裝置10具備多個噴嘴14，所以也可以容易進行共蒸鍍。此時，由於多個噴嘴14接近配置，所以各蒸鍍材料的分佈不均變小，可以形成蒸鍍材料的組分均勻性也較高的蒸鍍膜。另外，按照採用所述蒸鍍裝置10的蒸鍍方法，也可以良好進行僅採用1種蒸鍍源的單蒸鍍。
（其他實施方式）
本發明不限於上述的實施方式，在不脫離本發明的思想的範圍內可以進行各種結構變更。例如，噴嘴的個數沒有特別限定，可以是1個，也可以是2個、3個或5個以上。但是，考慮能在控制板13內接近配置的尺寸等，噴嘴的個數優選1個以上且6個以下，更優選2個以上且4個以下。
在上述實施方式中控制板為圓筒狀，但是也可以是棱角筒狀。採用棱角筒狀的控制板的情況下，也可以發揮與採用圓筒狀的控制板的情況同樣的效果。但是，考慮更準確地控制蒸鍍材料的入射角等，優選控制板為圓筒狀。作為棱角筒狀的控制板，可以採用軸向視圖的形狀為四邊形、六邊形等形狀的。另外，軸向視圖的形狀為正多邊形的棱角筒狀的控制板中的軸向視圖中的對角線長度（內部尺寸）的最佳範圍，可以採用上述的圓筒狀的控制板中的直徑（內徑）的最佳範圍。
此外，採用本發明的蒸鍍裝置在基板和噴嘴的雙方不移動的情況下進行蒸鍍的方法，也包含在本發明的蒸鍍方法中。
產業利用性
本發明的蒸鍍裝置和蒸鍍方法，可以良好應用於顯示面板和太陽能電池等的金屬電極佈線、半導體層、有機EL層、其他有機材料薄膜和無機材料薄膜等的成膜中。
10:蒸鍍裝置
11:蒸鍍源
12:基板保持部
13:控制板
14:噴嘴
15:噴射口
16:導軌
A:基板
B:掩膜
C:蒸鍍膜
D:蒸鍍材料
E:掩膜的開口的外緣位置
S:陰影
S
1:外陰影
S
2:內陰影
圖1是表示本發明的一個實施方式的蒸鍍裝置的第一示意圖。
圖2是表示本發明的一個實施方式的蒸鍍裝置的第二示意圖。
圖3是表示蒸鍍膜的狀態的示意圖。
圖4是表示圓筒狀的控制板的示意圖。
10:蒸鍍裝置
11:蒸鍍源
12:基板保持部
13:控制板
14:噴嘴
15:噴射口
16:導軌
A:基板
B:掩膜
D:蒸鍍材料
Claims (4)
- 一種蒸鍍裝置，其係對俯視下圓形的基板進行蒸鍍的蒸鍍裝置，其特徵在於包括：一個或多個噴嘴，設有噴射蒸鍍材料的噴射口；基板保持部，以使上述基板的一面與上述一個或多個噴嘴的噴射口相對的方式保持上述基板；以及圓筒狀的控制板，包圍上述一個或多個噴嘴的噴射口並相對於上述基板垂直配置以控制噴射的上述蒸鍍材料的擴散方向，上述基板保持部使上述基板能以上述基板的法線方向作為旋轉軸旋轉，上述一個或多個噴嘴與上述控制板構成一體與上述基板能夠平行地往返移動，上述圓筒狀的控制板的內徑小於上述基板的直徑。
- 如請求項1所述的蒸鍍裝置，其特徵在於，上述一個或多個噴嘴與上述基板之間的距離可調整，並且上述控制板可更換為尺寸不同的其他圓筒狀的控制板。
- 如請求項1或2所述的蒸鍍裝置，其特徵在於，上述一個或多個噴嘴為多個噴嘴，從上述噴嘴的噴射口分別噴射不同的蒸鍍材料。
- 一種蒸鍍方法，其特徵在於，具備採用如請求項1至3中任意一項所述的蒸鍍裝置對上述基板進行蒸鍍的工序。
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