JP2004107762A

JP2004107762A - 蒸発源及びこれを用いた薄膜形成装置

Info

Publication number: JP2004107762A
Application number: JP2002274497A
Authority: JP
Inventors: Toshio Negishi; 根岸　敏夫; Hiroshi Kikuchi; 菊地　博
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】均一な膜厚分布で長寿命の有機薄膜を形成可能な薄膜形成装置を提供する。
【解決手段】本発明の薄膜形成装置は、基板に対して薄膜を形成するための真空槽内に、３つの細長の蒸発源３が平行に配設されている。各蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃには、細長の長方形形状の蒸発口３３ａ、３３ｂ、３３ｃが形成されている。
【選択図】　図３

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５は、従来の有機ＬＥＤ素子を作成するための真空蒸着装置の概略構成図である。
図５に示すように、この有機薄膜形成装置１０１にあっては、真空槽１０２の下部に一対の蒸発源１０３ａ、１０３ｂ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１０４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（例えば特開平１１−１２４６６７号公報参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１２４６６７号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、マスクのピッチのファイン化に伴い、従来の技術では均一な膜厚分布を得ることが困難で、このため、画素の発光にむらが生ずるとともに、膜厚の薄い領域において電流が流れ過ぎることによって素子の劣化を引き起こし、これにより有機ＬＥＤ素子の寿命が制限される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、均一な膜厚分布で長寿命の有機薄膜を形成可能な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、所定の蒸発材料を収容可能な蒸発容器を有し、前記蒸発材料の蒸気が通過する細長形状の蒸発口が設けられていることを特徴とする蒸発源である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記蒸発容器が、前記蒸発口と同方向に延びる細長形状に形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のいずれか一方記載の蒸発源を、所定の間隔をおいて複数個ほぼ平行に配列してなることを特徴とする。
請求項４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を有し、前記請求項１乃至３のいずれか１項記載の蒸発源が前記真空槽内に配設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５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記蒸発源が、前記成膜対象物に対して相対的に移動するように構成されていることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記蒸発源の前記成膜対象物に対する移動方向が、当該蒸発口の幅方向であることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項５又は６のいずれか１項記載の発明において、請求項３記載の複数個の蒸発源を備え、各蒸発源が一体的に移動するように構成されていることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項４乃至７のいずれか１項記載の発明において、前記成膜対象物と前記蒸発源との間の空間を仕切る仕切り部とを有し、前記仕切り部に、前記成膜対象物の蒸着領域を制限するためのアパーチャーが設けられ、該アパーチャーが、前記成膜対象物に対して相対的に移動するように構成されていることを特徴とする。
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記蒸発源が、前記アパーチャーとともに移動するように構成されていることを特徴とする。
請求項１０記載の発明は、請求項８又は９のいずれか１項記載の発明において、前記アパーチャーの開口形状が細長形状であり、該アパーチャーが、前記蒸発源の蒸発口とほぼ平行に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の蒸発源にあっては、蒸発源に蒸発材料の蒸気が通過する細長形状の蒸発口が設けられていることから、例えば真空槽内において、成膜対象物に対して蒸発源を相対的に移動させることにより膜厚分布の均一化を図ることが可能になる。
【０００９】
その結果、本発明によれば、有機ＬＥＤ素子の画素の発光むらを防止することができるとともに、長寿命化を図ることができる。
【００１０】
また、本発明においては、蒸発源の蒸発容器を蒸発口と同方向に延びる細長形状に形成すれば、省スペースを図ることが可能になる。
【００１１】
そして、このような蒸発源を所定の間隔をおいて複数個ほぼ平行に配列すれば、特に有機ＬＥＤ素子用の有機薄膜を形成するためのホスト材料及びドーパント材料用の蒸発源として好適なものとなる。
【００１２】
本発明の薄膜形成装置によれば、上述した蒸発源が真空槽内に配設されていることから、均一な膜厚分布の成膜が可能になる。
【００１３】
特に、蒸発源の蒸発口を細長形状とし、成膜対象物に対して蒸発源を幅方向に移動させるようにすることにより、より大型の成膜対象物に対して均一な膜厚分布の蒸着を行うことが可能になる。
【００１４】
また、上記蒸発源を所定の間隔をおいて複数個ほぼ平行に配列するように構成すれば、特に有機ＬＥＤ素子用の有機薄膜を形成するためのホスト材料及びドーパント材料を用い場合に好適な薄膜形成装置が得られる。
【００１５】
さらに、成膜対象物と蒸発源との間の空間を仕切る仕切り部に成膜対象物の蒸着領域を制限するためのアパーチャーを設けるようにすれば、、このアパーチャーから均一に流出する蒸着材料の蒸気が成膜対象物の表面に蒸着するようになるため、より膜厚分布の均一化を図ることが可能になる。
【００１６】
この場合には、蒸発源とマスクの間の空間において、アパーチャー以外の部分は仕切り部によって仕切られているため、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。
【００１７】
さらにまた、蒸発源をアパーチャーとともに移動させることにより、蒸発源とアパーチャーとの相対的な位置関係を調整することができ、これにより成膜対象物に対して斜め方向から入射する蒸着成分をカットすることができるため、より膜厚分布の均一化を図ることが可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る薄膜形成装置の好ましい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、図２（ａ）は、同薄膜形成装置の側面側断面図、図２（ｂ）は、同実施の形態の仕切り部の平面図である。
【００１９】
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の下方には蒸発源３が配設されている。
【００２０】
本実施の形態の場合、蒸発源３は、例えば３個の蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃから構成されている。
【００２１】
各蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃは、それぞれ容器（蒸発容器）３０を有し、これら容器３０内に所定の有機蒸着材料４０が収容されるようになっている。
【００２２】
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。
【００２３】
本実施の形態の場合、マスク６には、基板５上に所定の薄膜を蒸着するための複数の素子パターン６０が形成されている。
【００２４】
図３（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態の場合、各蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃの容器３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、それぞれ細長の長方体形状に形成され、各容器３０ａ、３０ｂ、３０ｃの上方近傍に設けたヒータ３１、３２によって有機蒸着材料４０を加熱するように構成されている。
【００２５】
ここで、上側のヒータ３１ａ、３１ｂ、３１ｃにはそれぞれ蒸発口３３ａ、３３ｂ、３３ｃが設けられ、これらの蒸発口３３ａ、３３ｂ、３３ｃを蒸発材料４０ａ、４０ｂ、４０ｃの蒸気が通過して基板５に向かうようになっている。
【００２６】
本実施の形態の場合、各蒸発口３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、細長の長方形形状に形成されている。
【００２７】
この場合、各蒸発口３３ａ、３３ｂ、３３ｃの幅及び長さは特に限定されるものではないが、膜厚を均一にする観点からは、幅を各容器３０ａ、３０ｂ、３０ｃの幅より小さくし、長さを基板５の幅よりとすることが好ましく、より好ましい値は、幅が各容器３０ａ、３０ｂ、３０ｃの幅の１／５以上３／５以下、長さが基板５の幅の１．１以上１．５倍以下である。
【００２８】
また、蒸発口３３ａ、３３ｂ、３３ｃの縦横比も特に限定されるものではないが、膜厚を均一にする観点からは、１：１０以上とすることが好ましく、より好ましくは、１：２０以上１：５０以下である。
【００２９】
なお、本実施の形態の場合は、各蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃが、その長手方向に関して平行となるように配設されている。
【００３０】
そして、例えば３つの蒸発源蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃのうち、中央の蒸発源３ａには、有機ＬＥＤを作成するためのホスト材料（例えばＡｌｑ_３）が収容され、他方、この蒸発源３ａの両側に位置する蒸発源３ｂ、３ｃには、ドーパント材料（例えばＤＣＪＴＢ、ルブレン）が収容されるようになっている。
【００３１】
なお、各蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃの間には、コンタミネーションを防止するための仕切り部材３４、３５が配設されている。
【００３２】
さらに、本実施の形態においては、真空槽２内における基板５と蒸発源３との間の空間を仕切る仕切り部７が設けられている。
【００３３】
ここで、仕切り部７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の材料からなるもので、上述した蒸発源３の上側部分を覆うように、所定の大きさの例えば長方体箱型形状に形成されている。
【００３４】
また、この仕切り部７は、図示しない冷却水等を循環させることによって冷却するように構成されている。
【００３５】
そして、図１及び図２（ａ）（ｂ）に示すように、蒸発源３の鉛直上方で、仕切り部７の上部の中央部分に、細長いスリット形状のアパーチャー７０が設けられている。
【００３６】
図２（ａ）及び図４に示すように、このアパーチャー７０は、各蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃの蒸発口３３ａ、３３ｂ、３３ｃとほぼ平行に設けられている。
【００３７】
そして、アパーチャー７０は、その長さが成膜対象となる基板５の幅より長くなるようにＸ方向の長さが設定されている。
【００３８】
また、アパーチャー７０の幅は、膜厚の均一の観点から、蒸発源３と基板５との間の距離より小さくすることが好ましく、より好ましくは、蒸発源３と基板５との間の距離の１／３以上２／３以下である。
【００３９】
図１に示すように、本実施の形態においては、蒸発源３と仕切り部７が、例えば図示しないボールねじを用いて、共に同一方向に同期して移動するように構成されている。
【００４０】
この場合、蒸発源３及び仕切り部７が移動する方向は、各蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃ及びアパーチャー７０の幅方向である。
【００４１】
また、蒸発源３及び仕切り部７の移動範囲は、図１の２点鎖線で示すホームポジションからアパーチャー７０が基板５の全面を横切るまでの範囲であり、例えば、成膜時には、この範囲を蒸発源３及び仕切り部７を１回往復させるようにする。
【００４２】
ここで、図１の矢印は、仕切り部７のアパーチャー７０の中心軸線の移動範囲を示すものである。
【００４３】
なお、真空槽２内の基板５の近傍には、成膜速度を測定するための膜厚モニター（図示せず）が設けられている。
【００４４】
以上述べたように本実施の形態によれば、各蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃに蒸発材料４０ａ、４０ｂ、４０ｃの蒸気が通過する細長形状の蒸発口３３ａ、３３ｂ、３３ｃが設けられていることから、基板５に対して蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃを相対的に移動させることにより膜厚分布の均一化を図ることが可能になる。
【００４５】
その結果、本実施の形態によれば、有機ＬＥＤ素子の画素の発光むらを防止することができるとともに、長寿命化を図ることができる。
【００４６】
さらに、本実施の形態においては、細長形状の蒸発容器蒸発源３０ａ、３０ｂ、３０ｃを有する蒸発源３ａ、３ｂ、３ｃが所定の間隔をおいて複数個平行に配列されていることから、有機ＬＥＤ素子の有機薄膜用のホスト材料及びドーパント材料を用いる小型の薄膜形成装置１が得られる。
【００４７】
さらにまた、本実施の形態によれば、基板５と蒸発源３との間の空間を仕切る仕切り部７に基板５の蒸着領域を制限するためのアパーチャー７０が設けられており、このアパーチャー７０から均一に流出する蒸着材料４０の蒸気が基板５の表面に蒸着するようになるため、より膜厚分布の均一化を図ることができる。
【００４８】
また、真空槽２内の蒸発源３とマスク６の間の空間において、アパーチャー７０以外の部分は仕切り部７によって仕切られているため、蒸発源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る。
【００４９】
さらに、本実施の形態においては、細長形状のアパーチャー７０を幅方向に移動させることにより、大型の基板５を用いて複数のパターンの成膜を行う場合であっても、基板５の各蒸着領域について確実に膜厚分布の均一化を図ることができる。
【００５０】
さらにまた、本実施の形態においては、蒸発源３をアパーチャー７０とともに移動させることにより、蒸発源３とアパーチャー７０との位置関係を固定して基板５に対し斜め方向から入射する蒸着成分をカットすることができるため、より膜厚分布の均一化を図ることができる。
【００５１】
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、上述の実施の形態においては、蒸発源及び仕切り部を移動させてアパーチャーを移動させるようにしたが、本発明はこれに限られず、基板側を移動させるようにすることも可能である。
【００５２】
また、上述の実施の形態においては、３個の蒸発源を平行に配設するようにしたが、２個又は４個以上の蒸発源を平行に配設することもでき、１個の蒸発源を配設することもできる。
【００５３】
さらに、蒸発源の蒸発口の形状については、長方形形状のみならず、楕円形状とすることも可能である。
【００５４】
さらにまた、アパーチャーの形状についても、細長形状のみならず、楕円形状、円形状、四角形状等にすることも可能である。ただし、膜厚分布を向上させる観点からは、上記実施の形態のように細長形状に形成することが好ましい。
【００５５】
加えて、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。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、均一な膜厚分布の有機薄膜を形成しうるとともに、蒸発源からの熱の影響を防止しうる薄膜形成装置を提供することができる。
【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）：同薄膜形成装置の側面側断面図
（ｂ）：同実施の形態の仕切り部の平面図
【図３】（ａ）：本実施の形態の蒸発源の構成を示す平面図
（ｂ）：同蒸発源の構成を示す正面断面図
【図４】蒸発源及びアパーチャーとマスクとの位置関係を示す説明図である。
【図５】従来の有機ＬＥＤ素子を作成するための真空蒸着装置の概略構成図
【符号の説明】
１…薄膜形成装置　２…真空槽２　　３（３ａ、３ｂ、３ｃ）…蒸発源　　５…基板（成膜対象物）　６…マスク　７…仕切り部　３０（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）…容器（蒸発容器）３３（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ）…蒸発口　４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）…有機蒸発材料　７０…アパーチャー

Claims

所定の蒸発材料を収容可能な蒸発容器を有し、
前記蒸発材料の蒸気が通過する細長形状の蒸発口が設けられていることを特徴とする蒸発源。
前記蒸発容器が、前記蒸発口と同方向に延びる細長形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の蒸発源。
請求項１又は２のいずれか一方記載の蒸発源を、所定の間隔をおいて複数個ほぼ平行に配列してなることを特徴とする蒸発源。
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を有し、　前記請求項１乃至３のいずれか１項記載の蒸発源が前記真空槽内に配設されていることを特徴とする薄膜形成装置。
前記蒸発源が、前記成膜対象物に対して相対的に移動するように構成されていることを特徴とする請求項４記載の薄膜形成装置。
前記蒸発源の前記成膜対象物に対する移動方向が、当該蒸発口の幅方向であることを特徴とする請求項５記載の薄膜形成装置。
請求項３記載の複数個の蒸発源を備え、各蒸発源が一体的に移動するように構成されていることを特徴とする請求項５又は６のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
前記成膜対象物と前記蒸発源との間の空間を仕切る仕切り部とを有し、
前記仕切り部に、前記成膜対象物の蒸着領域を制限するためのアパーチャーが設けられ、
該アパーチャーが、前記成膜対象物に対して相対的に移動するように構成されていることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
前記蒸発源が、前記アパーチャーとともに移動するように構成されていることを特徴とする請求項８記載の薄膜形成装置。
前記アパーチャーの開口形状が細長形状であり、
該アパーチャーが、前記蒸発源の蒸発口とほぼ平行に設けられていることを特徴とする請求項８又は９のいずれか１項記載の薄膜形成装置。