JP4827953B2 - 蒸着装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気中で、たとえば有機ＥＬディスプレイなどの画像表示部を製造するための蒸着装置に関するものである。

近年、ディスプレイの薄型化が進み、この種のディスプレイとしては、液晶ディスプレイの実用化が非常に進んでいる。この液晶画面については、バックライトを必要とするもので、視野範囲、消費電力などの点で難点があり、最近、自発光性の有機ＥＬ方式のディスプレイが注目されている。

ところで、有機ＥＬディスプレイの基本構造は、ガラス基板上に、陽極（透明電極）を配置し、この上に、ホール輸送層および発光層が順番に配置され、さらに陰極が配置されたものであり、少なくとも前記発光層については、有機材料が蒸着により形成されている。

そして、基板上に蒸着により薄膜を形成する場合、真空容器内に有機材料の蒸発源を配置しておき、真空状態で蒸発源を加熱し、その蒸気を同じく真空容器内に配置された基板の表面に付着させることにより薄膜が形成されていた。

ところで、ディスプレイの大型化が促進され、また小型のものでも大型のガラス基板からダイシングして製造されることから、大型のガラス基板にも有機材料を均一に蒸着させることが重要となる。蒸発材料粒子などの希薄流体は、放出孔から放出されると、余弦則に従って広がってガラス基板表面に蒸着され、蒸着面の中央部で蒸着量が厚くなる傾向にある。

特許文献１には、一端側に移送部（小径管）が接続された放出部（大径管）に形成する放出孔の径を、一端側を小径に、他端側を大径に形成している。
また特許文献２は、蒸着室内で、回転式ウェハテーブルの下方に、２つの蒸着源を旋回移動式蒸着ボートを介して移動可能に配置したもので、ウェハテーブルに支持されるウェハの中心からずれた位置に蒸着源を移動させるようにしたものである。これにより、蒸着源から放出させた蒸発材料を、ウェハを回転させつつその表面に均一に蒸着させることができる。

特開２００２−２４９８６８ 特開２００２−１６７６６４（図２）

しかしながら、特許文献１では、被蒸着部材の蒸着面積が小さい場合には問題がないが、蒸着面積が大きくなるに従って放出部の長さが長尺となり、放出孔の径を変化させるだけでは、蒸発材料を均等に放出させることが困難となるおそれがある。

また特許文献２では、被蒸着部材は吸着具により保持されるが、被蒸着部材の蒸着面積が大きくなり、かつ回転されるとなると、被蒸着部材を保持・回転させる機構が大きくなるとともに、回転時の被蒸着部材の精度が要求され、設計の負担が増えることになる。

本発明は上記問題点を解決して、被蒸着材の広い被蒸着面に、より均一に蒸着可能な蒸着装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、蒸発された蒸発材料を被蒸着部材に付着させる蒸着装置において、前記被蒸着部材に対向して配置される蒸発材料通路出口に連通して、内部に拡散空間を有する放出用容器を設け、放出用容器の拡散空間に、蒸発材料通路出口に対向して蒸発材料粒子を反射する反射部材を設け、前記放出用容器の被蒸着部材側で蒸発材料通路出口に対向する部位を含む所定位置に複数の放出孔を穿設したものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、反射部材に、蒸発材料通路出口に対向する中心部から外周側に向って、単位面積当りの開口面積が拡大するように配置された複数の調整用透孔を穿設したものである。

請求項３記載の発明は、蒸発された蒸発材料を被蒸着部材に付着させる蒸着装置において、前記被蒸着部材に対向して配置される蒸発材料通路出口に連通して、内部に拡散空間を有する放出用容器を設け、放出用容器の拡散空間に、蒸発材料通路出口側の空間部と放出孔側の空間部とを区画し多数の透孔を有する分散透過板を配置し、前記分散透過板の蒸発材料通路出口に対向する部位に、蒸発材料粒子を反射する反射部を設け、前記放出用容器の被蒸着部材側で蒸発材料通路出口に対向する部位を含む所定位置に複数の放出孔を穿設したものである。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の構成において、反射部に、蒸発材料通路出口に対向する中心部から外周側に向って、単位面積当りの開口面積が拡大される配置された複数の調整用透孔を穿設したものである。

請求項５記載の発明は、請求項１または３記載の構成において、蒸発材料通路に、蒸発材料の流れを緩衝する緩衝部材を設けたものである。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の構成において、緩衝部材は、所定間隔をあけて配置されて多数の透孔が形成された複数の緩衝板からなり、これら緩衝板は、それぞれの透孔が位置ずれするように配置されたものである。

請求項１記載の発明によれば、放出用容器の内面に反射されつつ拡散された蒸発材料粒子が、旋回移動する放出容器の放出孔から放出されるので、蒸発材料粒子が効果的に拡散されて、被蒸着部材の被蒸着面が広くても均一に蒸発材料を蒸着させることができる（余弦則による膜厚分布が平坦化される）。また、蒸発材料通路の出口から中心側ほど高密度で拡散空間に放出された蒸発材料粒子を、反射部材により反射させて拡散するので、蒸発材料通路出口に対向する部位（反射部材の蒸発材料通路出口の反対側）に達する蒸発材料の密度を低減することができる。したがって、従来では、蒸発材料粒子の密度が集中するために、蒸発材料通路出口に対向する部位に放出孔を形成できないという制限を受けていたが、反射部材により放出孔の形成位置の制限がなくなる。これにより、蒸発材料粒子を被蒸着面に均一に蒸着させることができる放出用容器の任意位置に放出孔を穿設配置することができ、より均一な蒸着を実現することができる。

請求項２記載の発明によれば、反射部材の中央部の透過率が少なく、外周部の透過率を多くすることで、反射部材の蒸発材料通路出口の反対側における蒸発材料粒子の密度を、他の拡散空間の部位とさらに均一化することができ、各放出孔から蒸発材料の放出量を均一化して、被蒸着面に均一な厚みの蒸着膜を形成することができる。

請求項３記載の発明によれば、蒸発材料通路出口から拡散空間部に放出された蒸発材料粒子が、放出用容器の内面と分散透過板とに反射されつつ拡散し、さらに分散透過板の透孔を介して放出孔側の空間部に通過しつつ拡散され、蒸発材料粒子の密度が均一化されて放出孔から放出することができる。また分散透過板の反射部により、放出孔の形成位置の制限がなくなって、蒸発材料粒子を被蒸着面に均一に蒸着させるように放出孔を穿設配置することができ、蒸発材料を被蒸着面に均一な膜厚で蒸着させることができる。

請求項４記載の発明によれば、調整用透孔により反射部の中央部の透過率が少なく、外周部の透過率を多くすることで、反射部の放出孔側の空間部における蒸発材料粒子の密度を、他の拡散空間の部位と均一化することができ、各放出孔からの蒸発材料の放出量を均一化して、均一な厚みの蒸着膜を形成することができる。

請求項５記載の発明によれば、蒸発材料通路に緩衝部材を設けたので、蒸発材料通路に蒸発材料が急速に流入することがあっても、これを緩衝して蒸発材料の流速を均一化することができ、被蒸着面への膜厚制御を適正に行うことができる。

請求項６記載の発明によれば、複数の緩衝板に多数の透孔を位置ずれして配置することにより、急速に流入する蒸発材料の緩衝効果が高い。

本発明に係る蒸着装置の実施例１の第１例を示す全体縦断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は実施例１の第１例を示し、（ａ）は放出容器を示す分解斜視図、（ｂ）は反射板の平面図、（ｃ）は反射板の配置部の側面断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は実施例１の第２例を示し、（ａ）は放出容器を示す分解斜視図、（ｂ）は反射板の平面図、（ｃ）は反射板の配置部の側面断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は実施例１の第３例を示し、（ａ）は放出容器を示す分解斜視図、（ｂ）は反射板の平面図、（ｃ）は反射板の配置部の側面断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明に係る蒸着装置の実施例２の第１例を示し、（ａ）は放出容器を示す分解斜視図、（ｂ）は反射板の平面図、（ｃ）は反射板の配置部の側面断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は実施例２の第２例を示し、（ａ）は放出容器を示す分解斜視図、（ｂ）は反射板の平面図、（ｃ）は反射板の配置部の側面断面図である。 本発明に係る実施例３を示し、緩衝板を実施例１に設けた全体縦断面図である。 同緩衝板を示す蒸発材料通路の説明図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
［実施例１］
図１に示すように、蒸着用容器２内に、真空雰囲気中で被蒸着部材であるガラス基板Ｗの表面（下面）に、たとえば有機ＥＬ材料を蒸着する蒸着室１が設けられており、蒸着用容器２には、図示しない真空ユニットにより真空雰囲気にされる真空ポート４Ａと、被蒸着材であるガラス基板Ｗを出し入れ可能なゲートバルブ（仕切弁）付きの基板交換ポート４Ｂとが形成されている。蒸着用容器２の上部にはガラス基板Ｗを保持するワーク保持具３が設けられており、ワーク保持具３に保持されたガラス基板Ｗの下面（被蒸着面）に下方から蒸発材料を蒸着するアップブロータイプに構成されている。

蒸着用容器２の下部には蒸発室５を形成する蒸発用容器６が設けられ、蒸発用容器６内に材料を加熱して蒸発させる加熱用電熱線（加熱手段）８ａを有する容器載置台８に材料収納容器７が収容されている。この蒸発用容器６には、材料収納容器７を交換するためのゲートバルブ（仕切弁）付きの容器交換ポート９と、図示しない真空ユニットにより真空雰囲気にされる真空ポート１０が設けられている。また蒸発用容器６には、上部に蒸発材料を放出・閉止または流量調整可能な開閉弁１２を介して接続部材１１である固定管体１１Ｅが接続されて蒸発材料通路１３が形成されている。

放出用容器１５は、図２に示すように、平面視が矩形（または円形や多角形であってもよい）の箱体形で内部に拡散空間１６が形成され、固定管体１１Ｅが底部中央部に貫設固定されて蒸発材料通路１３の出口１３ａが開口されている。また放出用容器１５でガラス基板Ｗに対向する上面板１５ａには、出口１３ａに対向する部位を含む所定位置に複数の放出孔１７が穿設されている。

また固定管体１１Ｅから放出用容器１５にわたって外側に巻き付けられた加熱用電熱線（加熱手段）１８に電源が供給され、蒸発材料の付着を防止している。
放出用容器１５には、固定管体１１Ｅにより形成された蒸発材料通路１３の出口１３ａに所定距離をあけて対向位置に、反射面板（反射部材）６１Ａ〜６１Ｃが設けられている。

図１，図２（ａ）〜（ｃ）に示す第１例では、反射面板６１Ａは、蒸発材料通路１３の出口１３ａの開口面よりやや大きい円板形状に形成され、複数の脚部材６２により支持されている。

また図３（ａ）〜（ｃ）に示す第２例は、出口１３ａの開口面の数倍（２〜４倍）の大きい径の円板状の反射面板６１Ｂに形成され、複数の脚部材６２により支持されている。
さらに図４（ａ）〜（ｃ）に示す第３例は、開口面の数倍（２〜４倍）の大きい径の円板状の反射面板６１Ｃで、かつ多数の調整用透孔６３が穿設されたものである。反射面板６１Ｃは複数の脚部材６２により支持されるとともに、調整用透孔６３は蒸発材料通路１３の出口１３ａに対向する中心部から外周側に向って、単位面積当りの前記調整用透孔６３の開口面積が順次拡大されるように形成配置されている。

また第１例〜第３例とも、放出用容器１５の上面板１５ａに形成された複数の放出孔１７は、中央部（反射面板６１Ａ〜６１Ｃの蒸発材料通路１３の出口１３ａの反対面）を含めて所定位置に穿設されている。

放出用容器１５において、反射面板６１Ａ〜６１Ｃがない場合、蒸発材料通路１３の出口１３ａから拡散空間１６に放出された蒸発材料粒子は、蒸発材料粒子の密度が出口１３ａの中心軸Ｏ’上に集中するため、この部位に放出孔１７を形成すると、他の部位の放出孔１７に比べて多量の蒸発材料粒子が放出されるため、出口１３ａの対向部位に放出孔１７を形成できないという制限を受ける。しかし、この実施例１では、反射面板６１Ａ〜６１Ｃを設けることにより、蒸発材料通路１３の出口１３ａから放出された高密度の蒸発材料粒子を反射させることで、出口１３ａに対向する部位に形成された放出孔１７からの蒸発材料粒子の放出を制限することができる。これにより、放出孔１７の形成位置の制限がなくなり、放出用容器１５の上面板１５ａに形成する放出孔を、任意位置に穿設配置することにより、蒸発材料粒子を被蒸着面に均一に蒸着させることができる。

また第３例の反射面板６１Ｃによれば、中央部では通過する蒸発材料粒子の透過率は殆ど無く、外周部で調整用透孔６３を介して通過する蒸発材料粒子の透過率を大きくすることで、反射面板６１Ｃによる蒸発材料通路１３の出口１３ａの反対側における蒸発材料粒子の密度を、他の拡散空間１６の部位と均一化することができるので、各放出孔１７から放出される蒸発材料粒子を均一化して、ガラス基板Ｗの表面に均一な厚みの蒸着膜を形成することができる。

［実施例２］
この実施例２は、実施例１の放出用容器１５内の分散空間を区画する反射部材を設けたもので、図５および図６を参照して説明する。なお、実施例１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

放出用容器１５の拡散空間１６には、拡散空間１６を上下、すなわち放出孔１７が形成された上面板１５ａ側の上部空間１６ｕと、蒸発材料通路１３の出口１３ａ側の下部空間１６ｄとに区画する分散透過板（反射部材）７１Ａ，７１Ｂが設けられている。

第１例の分散透過板７１Ａは、図５に示すように、出口１３ａに対向する部位に出口１３ａの開口面の数倍（２〜４倍）の大きい径の反射部７２Ａが形成され、この反射部７２Ａは透孔１７を有しない面板状に形成されている。反射部７２Ａ以外の分散透過板７１Ａには、一定ピッチで均一に透孔７３が多数形成されたいわゆるパンチングメタル状に形成されている。

第２例の分散透過板７１Ｂは、図６に示すように、出口１３ａに対向する部位に出口１３ａの開口面の数倍（２〜４倍）の大きい径の反射部７２Ｂが形成され、この反射部７２Ｂに調整用透孔７４が形成されている。これら調整用透孔７４は、蒸発材料通路１３の出口１３ａに対向する中心軸Ｏ’から外周側に向って、単位面積当りの前記調整用透孔７４の開口面積が順次拡大されるように形成配置されている。反射部７２Ｂ以外の分散透過板７１Ｂには、一定ピッチで透孔７３が多数形成されたいわゆるパンチングメタル状に形成されている。

上記実施例２によれば、放出用容器１５の拡散空間１６に上部空間１６ｕと下部空間１６ｄとに区画する分散透過板７１Ａ，７１Ｂを設けたので、蒸発材料通路１３の出口１３ａから放出された蒸発材料粒子は、下部空間１６ｄで分散透過板７１Ａ，７１Ｂと放出用容器１５の内面に反射されつつ透孔７３を介して上部空間１６ｕに導入され拡散される。また蒸発材料通路１３の出口１３ａに対向する部位では反射部７２Ａ，７２Ｂにより蒸発材料粒子の透過が制限されるので、上部空間１６ｕ内で蒸発材料粒子の密度がより均一化される。この上部空間１６ｕ内から放出孔１７を介して蒸発材料粒子がガラス基板Ｗに向って均等に放出されるので、蒸発材料粒子をガラス基板Ｗの表面に蒸着させて均一な膜厚の蒸着膜を形成することができる。

また第２例によれば、反射部７２Ｂでは、中央部側で通過する蒸発材料粒子の透過率が小さく、外周部で調整用透孔７４を介して通過する蒸発材料粒子の透過率を大きくすることで、反射部７２Ｂの上部空間１６ｕ側における蒸発材料粒子の密度を他の上部空間１６ｕと同じ程度にすることができ、各放出孔１７から放出される蒸発材料粒子を均一化して、ガラス基板Ｗの表面に均一な厚みの蒸着膜を形成することができる。

［実施例３］
この実施例３は、実施例１または２に示す蒸着装置において、図７および図８に示すように、ガラス基板Ｗに対向して配置される蒸発材料通路１３の出口１３ａに連通して、内部に拡散空間１６を有する放出用容器１５を設け、前記放出用容器１５の被蒸着部材側の所定位置に複数の放出孔１７を穿設し、前記蒸発材料通路１３に単数または複数の緩衝板（緩衝部材）８１Ａ，８１Ｂを配置したものである。

すなわち、蒸発用容器６から開閉弁１２を介して放出容器１６に連通する固定管体１１Ｅにより形成される蒸発材料通路１３に、単数緩衝板、または複数（図では２枚）の緩衝板８１Ａ，８１Ｂが所定間隔をあけて配置されている。前記緩衝板８１Ａ，８１Ｂは、多数の透孔８２Ａ，８２Ｂがそれぞれ形成されたパンチングメタル状に形成されるが、できれば図示したように、透孔８２Ａ，８２Ｂが位置ずれして形成されるほうが緩衝効果が高く、図８では上段の緩衝板８１Ａの透孔８２Ａは外周部に多く分布され、下段の緩衝板８１Ｂの透孔８２Ｂは中央部に多く分布されて緩衝効果を向上させている。

これは、ガラス基板Ｗの交換時などで蒸発材料を放出しないまま加熱を続けていると、蒸発用容器６内の気圧が上昇する。この高圧の状態で開閉弁１２を開放すると、一気に蒸発材料が蒸発材料通路１３、放出用容器１５を介して蒸着用容器２に放出され、ガラス基板Ｗへの膜厚制御が困難になるという問題がある。このため、緩衝板８１Ａ，８１Ｂを蒸発材料通路１３に配置することで、蒸発材料の高速流を効果的に緩衝してガラス基板Ｗに蒸着される膜厚を良好に制御することができる。

なお、緩衝板８１Ａ，８１Ｂの透孔８２Ａ，８２Ｂは、たとえば均等に分布させた同一形状のものでもよく、緩衝板８１Ａ，８１Ｂを回転して透孔８２Ａ，８２Ｂを位置ずれさせることにより、同様の作用効果を奏することができる。

Ｏ’ 中心軸
Ｗ ガラス基板
１ 蒸着室
２ 蒸着用容器
５ 蒸発室
７ 材料収納容器
１１ 接続部材
１１Ｅ 固定管体
１３ 蒸発材料通路
１３ａ 出口
１５ 放出用容器
１６ 拡散空間
１６ｕ 上部空間
１６ｄ 下部空間
１７ 放出孔
６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ 反射面板
６３ 調整用透孔
７１Ａ 分散透過板
７１Ｂ 分散透過板
７２Ａ 反射部
７２Ｂ 反射部
７３ 透孔
７４ 調整用透孔
８１Ａ，８１Ｂ 緩衝板
８２Ａ，８２Ｂ 透孔

Claims (6)

1. 蒸発された蒸発材料を被蒸着部材に付着させる蒸着装置において、
   前記被蒸着部材に対向して配置される蒸発材料通路出口に連通して、内部に拡散空間を有する放出用容器を設け、
   放出用容器の拡散空間に、蒸発材料通路出口に対向して蒸発材料粒子を反射する反射部材を設け、
   前記放出用容器の被蒸着部材側で蒸発材料通路出口に対向する部位を含む所定位置に複数の放出孔を穿設した
   ことを特徴とする蒸着装置。
2. 反射部材に、蒸発材料通路出口に対向する中心部から外周側に向って、単位面積当りの開口面積が拡大するように配置された複数の調整用透孔を穿設した
   ことを特徴とする請求項１記載の蒸着装置。
3. 蒸発された蒸発材料を被蒸着部材に付着させる蒸着装置において、
   前記被蒸着部材に対向して配置される蒸発材料通路出口に連通して、内部に拡散空間を有する放出用容器を設け、
   放出用容器の拡散空間に、蒸発材料通路出口側の空間部と放出孔側の空間部とを区画し多数の透孔を有する分散透過板を配置し、
   前記分散透過板の蒸発材料通路出口に対向する部位に、蒸発材料粒子を反射する反射部を設け、
   前記放出用容器の被蒸着部材側で蒸発材料通路出口に対向する部位を含む所定位置に複数の放出孔を穿設した
   ことを特徴とする蒸着装置。
4. 反射部に、蒸発材料通路出口に対向する中心部から外周側に向って、単位面積当りの開口面積が拡大される配置された複数の調整用透孔を穿設した
   ことを特徴とする請求項３記載の蒸着装置。
5. 蒸発材料通路に、蒸発材料の流れを緩衝する緩衝部材を設けた
   ことを特徴とする請求項１または３記載の蒸着装置。
6. 緩衝部材は、所定間隔をあけて配置されて多数の透孔が形成された複数の緩衝板からなり、これら緩衝板は、それぞれの透孔が位置ずれするように配置された
   ことを特徴とする請求項５記載の蒸着装置。

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