JP4175815B2

JP4175815B2 - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JP4175815B2
Application number: JP2002055283A
Authority: JP
Inventors: 敏夫根岸; 博菊地
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: JP2003253433A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、有機ＬＥＤ素子の発光層に用いられる有機薄膜を蒸着によって形成するための薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フルカラーフラットパネルディスプレイ用の素子として、有機ＬＥＤ素子が注目されている。有機ＬＥＤ素子は、蛍光性有機化合物を電気的に励起して発光させる自発光型素子で、高輝度、高視野角、面発光、薄型で多色発光が可能であり、しかも数Ｖという低電圧の直流印加で発光する全固体素子で、かつ低温においてもその特性の変化が少ないという特徴を有している。
【０００３】
図６は、従来の有機ＬＥＤ素子を作成するための薄膜形成装置の概略構成図である。
図６に示すように、この薄膜形成装置１０１にあっては、真空槽１０２の下部に蒸発源１０３が配設されるとともに、この蒸発源１０３の上方に成膜対象物である基板１０４が配置されている。そして、蒸発源１０３から蒸発される有機材料の蒸気を、マスク１０５を介して基板１０４に蒸着させることによって所定パターンの有機薄膜を形成するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、マスクのピッチのファイン化や基板の大型化に伴い、従来の技術では均一な膜厚分布を得ることが困難になりつつある。
【０００５】
特に、従来の有機薄膜装置では、成膜の際、蒸発源からの熱によってマスクが変形し、蒸着領域のずれが生じてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、蒸発源からマスクへの熱の影響を防止して正確な領域に膜を形成しうる薄膜形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、所定の成膜対象物に対して薄膜を形成するための真空槽と、前記真空槽内に配設され所定の蒸発材料を蒸発させる複数の蒸発源を含む蒸発部と、前記成膜対象物の近傍に配設され前記薄膜を所定のパターンで形成するためのマスクと、前記マスクと前記蒸発部との間に配設され移動可能な成膜制御用シャッターとを備え、前記シャッターには、前記複数の蒸発源に対応する複数のスリット状の開口部が形成されるとともに、前記複数の開口部の周囲を巡って所定の冷媒を循環させるように構成された冷却機構が設けられ、前記シャッターは、閉じた状態において前記蒸発源から蒸発した蒸発材料を遮る一方で、前記閉じた状態から前記シャッターを移動させて前記複数の開口部が前記蒸発源の直上にそれぞれ位置したときには前記複数の蒸発源から蒸発した前記蒸着材料が前記複数の開口部を通過して前記成膜対象物に到達するように構成されていることを特徴とする薄膜形成装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記成膜制御用シャッターの冷却機構は、シャッター本体の内部を前記所定の冷媒が循環するように構成されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２のいずれか１項記載の発明において、前記成膜制御用シャッターの冷却機構は、水が循環するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、所定の冷却機構を有する成膜制御用シャッターが成膜対象物と蒸発部との間に配設されていることから、蒸発源からの熱がマスクに伝わりにくく、これによりマスクの変形に起因する蒸着領域のずれを防止することが可能になる。
【０００９】
その結果、本発明によれば、成膜対象物に対し正確な領域に膜を形成することが可能になる。
【００１０】
また、本発明においては、成膜制御用シャッターの冷却機構を、所定の冷媒を循環させるように構成すること、特に、シャッター本体の内部を水が循環するように構成することによって、簡素な構成で効率良く成膜制御用シャッターの冷却を行うことが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る薄膜形成装置の好ましい実施の形態の正面側断面図であり、有機ＬＥＤ素子の有機薄膜を形成するためのものである。
【００１２】
また、図２（ａ）は、同薄膜形成装置の蒸発部の断面図、図２（ｂ）は、同蒸発部のシャッターの外観構成を示す平面図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施の形態の薄膜形成装置１は、図示しない真空排気系に接続された真空槽２を有し、この真空槽２の下方には後述する蒸発部３が配設されている。
【００１４】
そして、この蒸発部３の上方近傍には、蒸発部３から蒸発する蒸気を制御するための成膜制御用シャッター（以下「シャッター」という。）７が設けられている。
【００１５】
一方、真空槽２の上部には、基板ホルダー４が設けられ、この基板ホルダー４に、蒸着膜を形成すべき基板（成膜対象物）５が固定されている。そして、基板５の下方近傍にはマスク６が設けられている。
【００１６】
図２（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態の蒸発部３は、複数の蒸発源から構成されている。
【００１７】
本実施の形態の場合は、ホスト材料を蒸発させるためのホスト蒸発源３０と、ドーパント材料を蒸発させるためのドーパント蒸発源３１とを有している。
【００１８】
これらホスト蒸発源３０とドーパント蒸発源３１は、それぞれ細長の円筒形状の蒸発容器３２、３３を有している。
【００１９】
ここで、各ホスト蒸発源３０の蒸発容器３２の内部には、所定の有機系の蒸発材料（例えばＡｌｑ３）４０が収容され、この蒸発材料４０は、図示しないヒータによって加熱されるようになっている。
【００２０】
ここで、各ホスト蒸発源３０は、所定のピッチをおいて平行に配列されている。
そして、各ホスト蒸発源３０の蒸発容器３２の上部の中央部には、その長手方向に沿って所定の間隔で複数の蒸発口３４が直線的に設けられている。
【００２１】
一方、ドーパント蒸発源３１は、ホスト蒸発源３０と隣接する位置に配設され、上記同様のピッチをおいて平行に配列されている。そして、各ドーパント蒸発源３１の蒸発容器３３の内部には、所定の有機系の蒸発材料（例えばＤＣＪＴＢ（4-dicyanomethylene-6-cp-julolidinostyryl-2-tert-butyl-4H-pyran））４１が収容され、この蒸発材料４１は、図示しないヒータによって加熱されるようになっている。
【００２２】
さらに、各ドーパント蒸発源３１の蒸発容器３３の上部の中央部には、その長手方向に沿って所定の間隔で複数の蒸発口３５が直線的に設けられている。
【００２３】
一方、シャッター７は、例えば、ステンレス、銅等の金属材料からなるもので、蒸発部３を覆う大きさの平板状のシャッター本体７０を有している。
【００２４】
このシャッター本体７０には、各ホスト蒸発源３０及びドーパント蒸発源３１に対応する複数のスリット状の開口部７０ａが平行に形成されている。
【００２５】
そして、このシャッター７は、図示しない駆動機構に連結され、開口部７０ａの幅方向に移動して開閉動作を行うように構成されている。
【００２６】
図２（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態のシャッター７においては、シャッター本体７０の内部に、所定の冷媒８０を循環させてシャッターの温度を制御するためのパイプライン（冷却機構）７１が配設されている。
【００２７】
本実施の形態の場合、パイプライン７１は、開口部７０ａの長手方向に沿って開口部７０ａの周囲を巡るように設けられている。
【００２８】
図１に示すように、このパイプライン７１は、真空槽２の外部に設けた冷媒源８に連結されている。そして、この冷媒源８から所定の冷媒８０を導入管８１を介してパイプライン７１内に導入し、さらに、この冷媒８０を排出管８２から排出して冷媒源８に戻すように構成されている。
【００２９】
この冷媒源８は、冷媒８０を所定の温度に冷却する機能を有し、シャッター本体７０から排出され温度上昇した冷媒８０を冷却するようになっている。
【００３０】
本発明の場合、冷媒８０の種類は特に限定されることはないが、コストを抑える観点からは、冷却水を用いることが好ましい。
【００３１】
また、冷却水の温度も特に限定されることはないが、有機材料を用いる本実施の形態においては、２０℃以下に制御することが好ましい。
【００３２】
このような構成を有する本実施の形態において基板５上に成膜を行う場合には、真空槽２内を所定の圧力に調整した後、冷媒源８を動作させてシャッター７における冷媒８０の循環を開始する。
【００３３】
そして、図３に示すように、シャッター７を閉じた状態で、蒸発部３のホスト蒸発源３０及びドーパント蒸発源３１内の蒸発材料４０、４１の加熱を開始する。
【００３４】
これにより、各ホスト蒸発源３０及びドーパント蒸発源３１の蒸発口３４、３５から蒸発材料４０、４１の蒸気が放出される。この時点では、蒸発材料４０、４１の蒸気はシャッター７によって遮られるため、基板５には到達しない。
【００３５】
そして、蒸発材料４０、４１の蒸発速度が所定の値に到達した時点でシャッター７を移動させ、その開口部７０ａを各ホスト蒸発源３０及びドーパント蒸発源３１の蒸発口３４、３５の直上に位置させる。
【００３６】
これにより、図４に示すように、シャッター７の開口部７０ａを介して蒸発材料４０、４１の蒸気が基板５に向かうようになる。
【００３７】
そして、この状態を維持して成膜を行い、所定の膜厚が得られた時点でシャッター７を閉じて成膜を終了するとともに冷却水の循環を終了する。
【００３８】
以上述べたように本実施の形態にあっては、所定の冷却機構を有するシャッター７が基板５と蒸発部３との間に配設されていることから、蒸発部３からの熱がマスク６に伝わりにくく、これによりマスク６の変形に起因する蒸着領域のずれを防止することができ、基板５の正確な領域に膜を形成することができる。
【００３９】
また、本実施の形態においては、シャッター本体７０の内部を冷媒８０が循環するように構成されていることから、簡素な構成で効率良くシャッター７の冷却を行うことができる。
【００４０】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上記実施の形態においては、シャッター本体７０の内部にパイプライン７１を設けて冷媒８０を循環させるようにしたが、本発明はこれに限られず、例えば、図５（ａ）（ｂ）に示すように、シャッター本体７０の外部（基板５側又は蒸発部３側）にパイプライン７２を設けて冷媒８０を循環させることも可能である。
【００４１】
このような構成によれば、シャッター本体７０の構成の簡素化を図ることが可能になる。
【００４２】
また、冷媒８０の循環経路についても、プロセスの条件や装置構成に応じて適宜変更することができる。
【００４３】
さらに、本発明は有機ＬＥＤ素子の有機薄膜を形成するための装置に限られず、種々の蒸着装置に適用することができる。ただし、本発明は有機材料を用いて有機ＬＥＤ素子の有機薄膜を形成する場合に特に有効なものである。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、マスクの変形に起因する蒸着領域のずれを防止して成膜対象物の正確な領域に膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜形成装置の好ましい実施の形態の正面側断面図
【図２】（ａ）：同薄膜形成装置の蒸発部の断面図
（ｂ）：同蒸発部のシャッターの外観構成を示す平面図
【図３】同薄膜形成装置の成膜工程を示す説明図
【図４】同薄膜形成装置の成膜工程を示す説明図
【図５】（ａ）（ｂ）：本発明の他の実施の形態の要部を示す構成図
【図６】従来の有機ＬＥＤ素子を作成するための薄膜形成装置の概略構成図
【符号の説明】
１…薄膜形成装置２…真空槽３…蒸発部５…基板（成膜対象物）７…成膜制御用シャッター７１…パイプライン（冷却機構）

Claims

所定の成膜対象物に対して薄膜を形成するための真空槽と、
前記真空槽内に配設され所定の蒸発材料を蒸発させる複数の蒸発源を含む蒸発部と、
前記成膜対象物の近傍に配設され前記薄膜を所定のパターンで形成するためのマスクと、
前記マスクと前記蒸発部との間に配設され移動可能な成膜制御用シャッターとを備え、
前記シャッターには、前記複数の蒸発源に対応する複数のスリット状の開口部が形成されるとともに、前記複数の開口部の周囲を巡って所定の冷媒を循環させるように構成された冷却機構が設けられ、
前記シャッターは、閉じた状態において前記蒸発源から蒸発した蒸発材料を遮る一方で、前記閉じた状態から前記シャッターを移動させて前記複数の開口部が前記蒸発源の直上にそれぞれ位置したときには前記複数の蒸発源から蒸発した前記蒸着材料が前記複数の開口部を通過して前記成膜対象物に到達するように構成されていることを特徴とする薄膜形成装置。
前記成膜制御用シャッターの冷却機構は、シャッター本体の内部を前記所定の冷媒が循環するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
前記成膜制御用シャッターの冷却機構は、水が循環するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記載の薄膜形成装置。