JP4002769B2

JP4002769B2 - Evaporation container and film forming apparatus having the evaporation container

Info

Publication number: JP4002769B2
Application number: JP2002055248A
Authority: JP
Inventors: 敏夫根岸; 達彦越田; 博菊地
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: JP2003253430A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機化合物の薄膜を形成する技術に係り、特に、有機化合物から蒸気を発生させる蒸発容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、消費電力や厚さの点で優れていることから、表示装置の分野において、有機ＥＬ表示装置が注目されている。
【０００３】
図１０に示した有機ＥＬパネル１０１は、ガラス基板１０２上に予め透明導電膜１０３が形成されており、そのガラス基板１０２を、図９の蒸着装置１１２内に搬入し、透明導電膜１０３上に、第１層目の有機薄膜１０４や第２層目の有機薄膜１０５を形成し、次いで、第２層目の有機薄膜１０５表面に、電子注入層１０６とカソード電極膜１０７とを形成すると、有機ＥＬパネル１０１が得られる。
【０００４】
このような有機ＥＬパネル１０１は、透明導電膜１０３をアノード電極とし、カソード電極膜１０７との間に電圧を印加すると、第１層目と第２層目の有機薄膜１０４、１０５の界面付近において電子とホールが結合し、ＥＬ光１０８が生成され、透明導電膜１０３とガラス基板１０２を透過し、外部に放射される。
【０００５】
そして、透明導電膜１０３とカソード電極膜１０７とを複数本、互いに直交配置するように形成し、電圧が印加された透明電極膜１０３とカソード電極膜１０７の交差部分が発光するように構成すると、電圧を印加する透明電極膜１０３とカソード電極膜１０７とを選択することで、所望の文字や図柄を表示することができる。
【０００６】
上記のような有機薄膜１０４、１０５を形成する従来技術の成膜装置１１２では、真空槽１１７の天井付近に基板ホルダ１１９が配置されており、成膜対象の基板１１８は、成膜面が鉛直下方を向いた状態で、基板ホルダ１１９に保持されるようになっている。
【０００７】
真空槽１１７の底壁上には、複数個の有機蒸着源１１０ａ、１１０ｂが配置されている。
【０００８】
各有機蒸着源１１０ａ、１１０ｂは、蒸発容器１１１ａ、１１１ｂをそれぞれ有しており、蒸発容器１１１ａ、１１１ｂ内には、有機薄膜の母材となる有機化合物１２８ａや、発色剤等の添加物となる有機化合物１２８ｂが配置されている。
【０００９】
各有機蒸着源１１０ａ、１１０ｂから有機化合物１２８ａ、１２８ｂの蒸気を放出させる場合には、蒸発容器１１１ａ、１１１ｂ底面に配置されたヒータ１１５ａ、１１５ｂに通電し、蒸発容器１１１ａ、１１１ｂを加熱し、有機化合物１２８ａ、１２８ｂを昇温させる。
【００１０】
このとき、有機蒸着源１１０ａ、１１０ｂの上方に配置されたシャッタ１１６ａ、１１６ｂを予め閉じておき、昇温した有機化合物１２８ａ、１２８ｂから蒸気が発生し、蒸発容器１１１ａ、１１１ｂの外部に放出されても、その蒸気は基板１１８に到達しないようにしておく。
【００１１】
有機化合物１２８ａ、１２８ｂの温度が安定し、蒸発容器１１１ａ、１１１ｂから放出される蒸気が一定値に安定した後、シャッタ１１６ａ、１１６ｂを開けると、蒸気は基板１１８に到達し、基板１１８表面に有機薄膜が成長する。
【００１２】
このとき、基板ホルダ１０９を回転させることで、基板１１８を水平面内で回転させ、基板１１８表面に形成される有機薄膜の膜厚が均一になるようにしている。
【００１３】
しかしながら上記のように基板１１８を回転させた場合、膜厚は同心円の円周方向では一定になるが、回転の中心付近と外縁付近の間では膜厚分布が生じてしまう。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、均一な膜厚分布が得られる蒸発容器を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、有機薄膜を形成する有機材料を蒸発させる蒸発容器であって、筒体と、前記筒体の側面とは非接触の状態で前記筒体内に挿入された熱放射体と、前記筒体の側面に形成され、前記筒体の外部と内部とを接続する放出孔と、前記筒体内に前記熱放射体とは非接触な状態で保持された前記有機材料とを有し、前記熱放射体に通電して発熱させると、前記有機材料は、前記熱放射体の輻射熱と前記筒体からの熱伝導によって加熱され、前記放出孔から前記有機材料の蒸気が放出されるように構成された蒸発容器である。
請求項２記載の発明は、前記筒体は円筒であり、前記放出孔は、前記筒体の側面に複数個列設された請求項１記載の蒸発容器である。
請求項３記載の発明は、前記熱放射体は棒状に成形された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の蒸発容器である。
請求項４記載の発明は、真空槽を有し、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の蒸着容器が複数個、前記真空槽内に配置され、前記真空槽内に成膜対象物を配置し、前記真空槽内が真空雰囲気にされた状態で前記蒸発容器から前記有機化合物の蒸気を放出させると、前記成膜対象物表面に有機薄膜が形成されるように構成された成膜装置である。
請求項５記載の発明は、前記複数の蒸発容器には、大径のものと小径のものとが含まれる請求項４記載の成膜装置である。
【００１６】
本発明の有機蒸発源と成膜装置は上記のように構成されており、複数の放出孔を有する筒体内部の空間中に有機材料を収容し、棒状の熱放射体を挿入し、密閉した状態で昇温させ、放出孔から有機材料の蒸気を放出させるようになっている。
【００１７】
筒体をカーボン等の熱伝導性が高い材料で構成させると筒体内部の有機材料は、熱放射体の熱放射と、熱放射体の放射熱によって昇温した筒体からの伝導熱によって加熱され、筒体内部に充満し、放出孔から放出される。筒体が、高熱伝導性材料が一体性形成されて成る円筒や角筒である場合には、熱伝導性が高いので望ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
図１を参照し、符号２は、本発明の一例の成膜装置を示している。
この成膜装置２は、真空槽１４を有しており、その底壁側には有機蒸着源５が配置されており、天井側には基板ホルダ１９が配置されている。
【００１９】
有機蒸着源５は、複数個の蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃(ここでは５個)で構成されている。
【００２０】
各蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃は、径は異なるが長さと内部構造は同一であるため、その例として図４に代表的な蒸発容器１３を示し、各蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃の構成を説明する。
【００２１】
蒸発容器１３は、有機材料収容部２１と、発熱部２２とを有している。図４の蒸発容器１３のＡ−Ａ線断面図を図５に示す。また、有機材料収容部２１を図６(ａ)に示し、発熱部２２を同図(ｂ)に示す。
【００２２】
図４〜図６を参照し、有機材料収容部２１は、有底で円筒形形状の筒体２３と、該筒体２３の側面に穿設された複数の放出孔２４とを有している。複数の放出孔２４は、筒体２３の中心軸線の方向に沿って、筒体２３の側面に横一列に列設されている。
【００２３】
各放出孔２４は、筒体２３の厚み方向に貫通されており、筒体２３の内部空間は、各放出孔２４によって筒体２３の周囲の空間に接続されている。
【００２４】
発熱部２２は、容器状の蓋部２８と、一端が蓋部２８の底面に固定された棒状の熱放射体２６と、熱放射体２６内部に挿通され通電されると熱放射体２６を昇温させる抵抗発熱体２７とを有している。この抵抗発熱体２７は熱放射体２６の蓋部２８に固定された一端部分から内部に挿通されており、電源に接続する端子にするため、蓋部２８の底面の外側にだけ露出されている。
【００２５】
熱放射体２６を筒体２３内に向け、筒体２３内部に挿通し、蓋部２８によって筒体２３を蓋すると、筒体２３の開口部分が塞がれる。熱放射体２６の先端部分は筒体２３の底面とは非接触の状態にあり、熱放射体２６は筒体２３の中心軸線上に位置するようになっている。
【００２６】
蓋部２８が筒体２３の開口部分を塞いだ状態では、筒体２３の内部空間２５は、放出孔２４によって筒体２３の外部空間と接続されるようになっている。
【００２７】
５個の蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃は上記のような構造になっており、５個の蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃は、大径の蒸発容器１１₁、１１₂と、小径の蒸発容器１２₁〜１２₃の２種類によって構成されている。
【００２８】
大径の蒸発容器１１₁、１１₂の筒体２３と熱放射体２６は、小径の蒸発容器１２₁〜１２₃の筒体２３と熱放射体２６よりも大径であるが、長さは同じになっている。
【００２９】
図５の符号２９は、各蒸発容器１３の筒体２３内に置かれた有機材料を示している。大径の蒸発容器１１₁、１１₂内には、母材となる有機材料を配置し、小径の蒸発容器１２₁〜１２₃内には、ドーパンドとして用いられる有機材料を配置する。
【００３０】
そして、各蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃を水平に横倒しにし、放出孔２４を上に向け、各蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃の筒体２３の開口部分を蓋部材２８によって塞ぎ、蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃の内部空間２５を密閉する。
【００３１】
次いで、各蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃の放出孔２４を真上に向けた状態で真空槽１４内に水平に配置し、有機蒸着源５を構成させる。
【００３２】
この状態では、筒体２３の開口部分は蓋部材２８によって塞がれているため、筒体２３の内部空間２５は複数の放出孔２４によってだけ真空槽１４の内部空間とつながっている。
【００３３】
また、各蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃は互いに平行に所定間隔で配置されている。ここでは各蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃の筒体２３の中心は、同じ高さになるように配置されているが、各蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃の筒体２３の放出孔２４が同じ高さになるように配置してもよい。
【００３４】
また、後述する成膜対象の基板１８が長方形又は正方形である場合、各蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃の端部を結ぶ直線が、蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃の筒体２３の中心軸線に対して垂直になり、各蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃が、基板１８と相似な長方形又は正方形の面内に配置されるようにする。
【００３５】
また、ここでは母材用の蒸発容器１１₁、１１₂とドーパント用の蒸発容器１２₁〜１２₃とは、互いに交互に配置されている。各蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃の抵抗発熱体２７を電源に接続し、真空槽１４に接続された不図示の真空排気系を動作させ、真空槽１４内を真空排気する。このとき、各蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃の筒体２３内も真空排気される。
【００３６】
次いで、真空槽１４内部の真空雰囲気を維持しながら、成膜対象の基板を真空槽１４内に搬入し、成膜面を有機蒸着源５に向けた状態で基板ホルダ１９に保持させる。図１の符号１８は、その状態の基板を示している。
【００３７】
この成膜装置２では、有機蒸着源５と基板ホルダ１９の間にシャッタ７１が配置されている。図３の斜視図に、基板１８とシャッタ７１と有機蒸着源５の相対的な位置関係を模式的に示す。
【００３８】
シャッタ７１は、櫛状になっており櫛の歯の部分から成る複数の遮蔽部７７₁〜７７₅は蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃と同じ間隔で平行に配置されている。
【００３９】
シャッタ７１は、図示しない移動機構に取り付けられており、先ず、シャッタ７１を移動させ、各遮蔽部７７₁〜７７₅が蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃の真上に位置したところで静止させた後、各蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃の発熱部２２に通電して発熱させる。
【００４０】
筒体２３は、カーボンによって構成されており高い熱伝導性を有するため、発熱部２２の発熱によって均一に昇温し、筒体２３内の有機材料２９は発熱部２２から放射される熱と筒体２３から伝導される熱の両方によって満遍なく加熱されるようになっている。そして、有機材料２９が昇温すると、筒体２３の内部空間２５内に有機材料２９の蒸気が放出される。
【００４１】
筒体２３の開口は蓋部材２８によって塞がれているため、内部空間２５内に充満した有機材料２９の蒸気は放出孔２４を通って真空槽１４内に放出される。
【００４２】
筒体２３が有するコンダクタンスは小さいため、有機材料２９を一定の最低温度Ｔ_x以上の温度に昇温させると、筒体２３内部の圧力を有機材料２９の種類で決まる飽和蒸気圧にすることができる。
【００４３】
ここで、筒体２３内部を飽和蒸気圧にできる最低温度Ｔ_xは、有機材料２９の種類の他、複数の放出孔２４の合計のコンダクタンスＣの大きさに依存する。
【００４４】
本発明に用いられた筒体２３では、最低温度Ｔ_xよりも、数℃〜十数℃昇温させた運転温度Ｔ_oに昇温させたときに、出孔２４からの蒸気放出量が十分確保でき、且つ、運転温度Ｔ_oが有機材料２９が分解しない温度になるようにコンダクタンスＣが設定されている。
【００４５】
このような運転温度Ｔ_oに有機材料２９が昇温するまでは、放出孔２４の真上位置に遮蔽部７７₁〜７７₅を置いておくと、昇温中の有機材料２９から放出された蒸気は遮蔽部７７₁〜７７₅に衝突し、その表面に付着する。この状態では、各筒体２３の放出孔２４から放出された蒸気は基板１８に到達しない。
【００４６】
有機材料２９が運転温度Ｔ_oに昇温した後、シャッタ７１を移動させ、図２に示すように遮蔽部７７₁〜７７₅を放出孔２４の真上位置から取り除くと、蒸気は遮蔽部７７₁〜７７₅間に存する隙間７８₁〜７８₄を通過し、基板１８の表面に到達する。
【００４７】
蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃から放出された蒸気は、隙間７８₁〜７８₄を通過すると広がり、基板１８の表面には拡散した状態で到達する。
【００４８】
ここで用いた有機蒸着源５では、母材用の蒸発容器１１₁、１１₂とドーパント用の蒸発容器１２₁〜１２₃とが交互に配置されているため、大径の蒸発容器１１₁、１１₂から放出された母材の蒸気と小径の蒸発容器１２₁〜１２₃から放出されたドーパントの蒸気の両方が、基板１８の表面に均一に到達し、基板１８には、均一な有機薄膜が形成される。
【００４９】
なお、基板１８表面に形成される有機薄膜の均一性を一層高めるためには、基板１８と有機蒸着源５とを相対的に移動させたり、基板１８を静止させた状態で、各蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃を筒体２３の中心軸線とは垂直な方向に、水平面内で小刻みに振動させてもよい。この場合には、シャッタ７１も各蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃と同期して振動する。
【００５０】
なお、各蒸発容器１１₁、１１₂、１２₁〜１２₃を静止させ、基板１８を、筒体２３の中心軸線とは垂直な方向に、水平面内で小刻みに振動させてもよい。
【００５１】
以上は、２種類の有機化合物を使用し成膜装置２について説明したが、本発明は３種類以上の有機化合物を用いる成膜装置も、１種類の有機化合物だけを用いる成膜装置も含まれる。
【００５２】
図７(ａ)の符号３は、１種類の有機化合物を用いて基板１８に有機薄膜を成膜する成膜装置を示している。
同図の符号６は、同じ直径から成り、同じ有機化合物が納められた蒸発容器３１₁〜３１₃、３２₁、３２₂から成る有機蒸着源を示している。
【００５３】
蒸発容器３１₁〜３１₃、３２₁、３２₂は、ここでは５個配置されており、それぞれ側面に放出孔３５、３６が列設されている。
【００５４】
図７(ｂ)に、この有機蒸着源６の平面図を示す。
各蒸発容器３１₁〜３１₃、３２₁、３２₂は同一水平面内に位置し、互いに平行に等間隔で配置されており、奇数番目の蒸発容器３１₁〜３１₃の放出孔３５と、偶数番目の蒸発容器３２₁、３２₂の放出孔３６とは、千鳥状に配列されている。
【００５５】
点線は有機蒸着源６の上方に位置する基板の縁であり、各蒸発容器３１₁〜３１₃、３２₁、３２₂の基板１８からはみ出た位置にはモニタ用の放出孔３５'、３６'が設けられており、有機蒸着源６の上方位置のシャッタ７１の近傍に配置された膜厚センサ３３に、モニタ用の放出孔３５'、３６'から放出された有機化合物蒸気が付着すると、膜厚センサ３３への有機蒸気の付着量によって、基板１８の表面に形成される有機薄膜の成長速度を測定できるようになっている。
【００５６】
この有機蒸着源６の場合も、基板１８に対して相対的に振動すると、基板１８面内の膜厚分布が一層均一になる。この場合の振動方向は、水平面内であり、蒸発容器３１₁〜３１₃、３２₁、３２₂の中心軸線とは垂直な方向である。有機蒸着源６が振動する場合、シャッタ７１も有機蒸着源６と一緒に振動する。
【００５７】
次に、本発明の他の例を説明する。
図８(ａ)の符号４は、本発明の一例の成膜装置を示している。
この成膜装置４内には、筺体容器４５が配置されており、該筺体容器４５内には、上記大径の蒸発容器１１₁〜１１₃と同じ構造及び大きさの蒸発容器４１と、小径の蒸発容器１２₁、１２₂と同じ構造及び大きさの蒸発容器４２とが配置されている。
【００５８】
２個の蒸発容器４１、４２は、互いに平行であって水平面内に配置されている。筺体４５には、蒸発容器４１、４２の側面に形成された複数の放出孔の列設方向と同じ方向に延びた細長の開口４６が形成されている。
【００５９】
２個の蒸発容器４１、４２内には、母材の有機化合物とドーパントの有機化合物がそれぞれ配置されており、蒸発容器４１、４２内の熱放射体を発熱させると、各蒸発容器４１、４２の放出孔から有機化合物の上記が筺体容器４５内に放出され、筺体容器４５内で混合された後、筺体容器４５の開口４６から真空槽１４内に放出されるようになっている。
【００６０】
筺体容器４５は、水平面内で移動可能に構成されており、真空槽１４の天井側に配置された基板ホルダ１９の鉛直下方位置から筺体容器４５を退避させた状態で、真空槽１４内を真空排気する。図８(ａ)の符号４５は、退避した状態の筺体容器４５を示している。
【００６１】
真空槽１４内の真空雰囲気を維持した状態で真空槽１４内に成膜対象の基板１８を搬入し、成膜面を鉛直下方に向け、基板ホルダ１９に保持させる。
【００６２】
次いで、蒸発容器４１、４２内の熱放射体を昇温させ、蒸発容器４１、４２内の有機化合物から蒸気を放出させる。２個の蒸発容器４１、４２から放出された蒸気が筺体容器４５内に充満し、
【００６３】
この状態では、開口４６から有機化合物の蒸気が放出されるが、筺体容器４５は、基板１８の鉛直下方位置から退避されており、開口４６の鉛直上方には基板１８は存しないから、開口４６から放出された蒸気は基板１８には到達せず、基板１８表面には有機化合物の薄膜は成長しない。
【００６４】
蒸発容器４１、４２内の熱放射体の温度が安定し、開口４６から有機化合物の蒸気が安定に放出されるようになった後、筺体容器４５を、開口４６の延設方向とは垂直な方向に水平移動させる。
【００６５】
筺体４５の移動に伴い、その内部に配置された蒸発容器４１、４２も一緒に移動するため、筺体４５は、開口４６から有機化合物の蒸気を放出しながら移動する。
【００６６】
筺体容器４５の移動方向の上方には、成膜対象の基板１８が配置されており、筺体容器４５が基板１８の鉛直下方位置を通過する際に、開口４６から放出された有機化合物の蒸気は基板１８の全表面に均一に到達し、基板１８表面に有機化合物の薄膜が形成される。図８(ｂ)の符号４５は、基板１８の鉛直下方位置を通過中の筺体容器４５を示している。
【００６７】
本発明の蒸発容器４１、４２は、側面に放出孔が列設されているため、基板１８に対して相対的に移動させ、放出孔から放出される有機化合物の蒸気で基板１８表面を走査することで、基板１８の表面に均一な有機薄膜を形成することができる。
【００６８】
なお、上記筒体２３は円筒であったが、角筒であってもよい。その場合には、放出孔は角筒の側面上、又は側面の交差部分である辺上に設け、上方に向けることができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、有機材料を均一に加熱することができる。
また、筒体内部を飽和蒸気圧にした状態で放出孔から蒸気を放出させるので、筒体内部の有機化合物から放出される蒸気の量が変動しても筒体内部の飽和蒸気圧は変化せず、放出孔から一定量の蒸気を放出することができる。
【００７０】
熱放射体を加熱対象である有機材料や筒体とは非接触な状態にして筒体内に保持し、有機材料を熱輻射によって加熱するので、有機材料から放出される蒸気の熱応答性がよい。従って、有機材料から放出される蒸気の立ち上げ時間が短縮し、また、放出量の制御性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蒸発容器とその蒸発容器を用いた成膜装置を説明するための図(１)
【図２】本発明の蒸発容器とその蒸発容器を用いた成膜装置を説明するための図(２)
【図３】基板とシャッタと蒸発容器の相対的な位置関係を説明するための斜視図
【図４】蒸発容器の詳細図
【図５】その断面図
【図６】(ａ)：有機材料収容部の詳細図 (ｂ)：発熱部の詳細図
【図７】(ａ)：本発明の他の例の成膜装置 (ｂ)：その有機蒸着源の平面図
【図８】(ａ)、(ｂ)：本発明の更に他の例の成膜装置の動作を説明するための断面図
【図９】従来の成膜装置を説明するための断面図
【図１０】有機ＥＬ素子を説明するための図
【符号の説明】
１１、１１₁〜１１₃、１２、１２₁、１２₂、１３……蒸発容器
２３……筒体
２６……熱放射体
２４……放出孔
２９……有機材料
２、３、４……成膜装置
１４……真空槽[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for forming a thin film of an organic compound, and more particularly to an evaporation container that generates vapor from an organic compound.
[0002]
[Prior art]
In recent years, organic EL display devices have attracted attention in the field of display devices because they are excellent in terms of power consumption and thickness.
[0003]
The organic EL panel 101 shown in FIG. 10 has a transparent conductive film 103 formed in advance on a glass substrate 102. The glass substrate 102 is carried into the vapor deposition apparatus 112 in FIG. When the first organic thin film 104 and the second organic thin film 105 are formed, and then the electron injection layer 106 and the cathode electrode film 107 are formed on the surface of the second organic thin film 105, the organic thin film An EL panel 101 is obtained.
[0004]
In such an organic EL panel 101, when a transparent conductive film 103 is used as an anode electrode and a voltage is applied between the cathode electrode film 107, in the vicinity of the interface between the first and second organic thin films 104 and 105. Electrons and holes combine to generate EL light 108, which passes through the transparent conductive film 103 and the glass substrate 102 and is emitted to the outside.
[0005]
Then, when a plurality of transparent conductive films 103 and cathode electrode films 107 are formed so as to be orthogonal to each other, and an intersection portion of the transparent electrode film 103 and the cathode electrode film 107 to which a voltage is applied is configured to emit light, By selecting the transparent electrode film 103 and the cathode electrode film 107 to which a voltage is applied, a desired character or design can be displayed.
[0006]
In the conventional film forming apparatus 112 for forming the organic thin films 104 and 105 as described above, the substrate holder 119 is disposed near the ceiling of the vacuum chamber 117, and the film formation surface of the substrate 118 to be formed is vertical. It is held by the substrate holder 119 while facing downward.
[0007]
On the bottom wall of the vacuum chamber 117, a plurality of organic vapor deposition sources 110a and 110b are arranged.
[0008]
Each of the organic vapor deposition sources 110a and 110b has an evaporation container 111a and 111b, respectively, and the evaporation container 111a and 111b serve as an additive such as an organic compound 128a serving as a base material for the organic thin film and a color former. An organic compound 128b is disposed.
[0009]
When the vapors of the organic compounds 128a and 128b are released from the respective organic vapor deposition sources 110a and 110b, the heaters 115a and 115b disposed on the bottom surfaces of the evaporation containers 111a and 111b are energized to heat the evaporation containers 111a and 111b, The temperature of the compounds 128a and 128b is raised.
[0010]
At this time, the shutters 116a and 116b disposed above the organic vapor deposition sources 110a and 110b are closed in advance, and steam is generated from the heated organic compounds 128a and 128b and released to the outside of the evaporation containers 111a and 111b. However, the vapor is prevented from reaching the substrate 118.
[0011]
When the temperature of the organic compounds 128a and 128b is stabilized and the vapor discharged from the evaporation containers 111a and 111b is stabilized to a constant value, when the shutters 116a and 116b are opened, the vapor reaches the substrate 118, and the surface of the substrate 118 is organic. A thin film grows.
[0012]
At this time, by rotating the substrate holder 109, the substrate 118 is rotated in a horizontal plane so that the film thickness of the organic thin film formed on the surface of the substrate 118 becomes uniform.
[0013]
However, when the substrate 118 is rotated as described above, the film thickness is constant in the circumferential direction of the concentric circles, but a film thickness distribution occurs between the vicinity of the center of rotation and the vicinity of the outer edge.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention was created to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art, and an object of the present invention is to provide an evaporation container capable of obtaining a uniform film thickness distribution.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, an invention according to claim 1 is an evaporation container for evaporating an organic material forming an organic thin film , wherein the cylinder and the side surface of the cylinder are in a non-contact state. a heat radiator that is inserted into the body, is formed on a side surface of the cylindrical body, and a discharge hole for connecting the outside and the inside of the cylindrical body, retention and the heat radiator to the cylinder body in a non-contact state by having said organic material, the heat is generated by supplying an electric current to the heat radiator, wherein the organic material is heated by heat conduction from the cylindrical body and radiant heat said heat radiator, said from the discharge hole It is an evaporation container configured to release organic material vapor.
The invention according to claim 2 is the evaporation container according to claim 1, wherein the cylindrical body is a cylinder, and a plurality of the discharge holes are arranged on a side surface of the cylindrical body.
A third aspect of the present invention is the evaporation container according to the first aspect or the second aspect, wherein the thermal radiator is formed in a rod shape.
Invention of Claim 4 has a vacuum tank, the vapor deposition container of any one of Claim 1 or Claim 2 is arrange | positioned in the said vacuum tank, and it is film-forming object in the said vacuum tank An organic thin film is formed on the surface of the film formation object when the vapor of the organic compound is released from the evaporation container in a vacuum atmosphere in the vacuum chamber. It is a membrane device.
The invention according to claim 5 is the film forming apparatus according to claim 4, wherein the plurality of evaporation containers include those having a large diameter and those having a small diameter.
[0016]
The organic evaporation source and the film forming apparatus according to the present invention are configured as described above. The organic material is accommodated in a space inside the cylinder having a plurality of discharge holes, and a rod-like heat radiator is inserted and sealed. The temperature is raised in a state, and the vapor of the organic material is discharged from the discharge hole.
[0017]
When the cylinder is made of a material with high thermal conductivity such as carbon, the organic material inside the cylinder is heated by heat radiation from the heat radiator and conduction heat from the cylinder heated by the radiation heat from the heat radiator. The inside of the cylinder is filled and discharged from the discharge hole. In the case where the cylindrical body is a cylinder or a rectangular tube formed integrally with a high thermal conductivity material, it is desirable because the thermal conductivity is high.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Referring to FIG. 1, reference numeral 2 denotes a film forming apparatus as an example of the present invention.
The film forming apparatus 2 has a vacuum chamber 14, an organic vapor deposition source 5 is disposed on the bottom wall side, and a substrate holder 19 is disposed on the ceiling side.
[0019]
The organic vapor deposition source 5 is composed of a plurality of evaporation containers 11 ₁ , 11 ₂ , 12 _{1 to} 12 ₃ (here, 5).
[0020]
Each evaporation container 11 _1, 11 _2, 12 ₁ to 12 _3, since the diameter is different in length and internal structure are the same, shows a typical vaporization vessel 13 in Figure 4 as an example, the evaporation container 11 ₁ , 11 ₂ , 12 _{1 to} 12 ₃ will be described.
[0021]
The evaporation container 13 includes an organic material storage unit 21 and a heat generation unit 22. FIG. 5 shows a cross-sectional view taken along line AA of the evaporation container 13 of FIG. Moreover, the organic material accommodating part 21 is shown to Fig.6 (a), and the heat-emitting part 22 is shown to the figure (b).
[0022]
With reference to FIGS. 4 to 6, the organic material container 21 has a bottomed cylindrical cylindrical body 23 and a plurality of discharge holes 24 formed in the side surface of the cylindrical body 23. . The plurality of discharge holes 24 are arranged in a horizontal row on the side surface of the cylindrical body 23 along the direction of the central axis of the cylindrical body 23.
[0023]
Each discharge hole 24 is penetrated in the thickness direction of the cylindrical body 23, and the internal space of the cylindrical body 23 is connected to the space around the cylindrical body 23 by each discharge hole 24.
[0024]
The heat generating unit 22 includes a container-shaped lid 28, a rod-shaped heat radiator 26 having one end fixed to the bottom surface of the lid 28, and the heat radiator 26 ascends when energized through the heat radiator 26. And a resistance heating element 27 for heating. The resistance heating element 27 is inserted through one end portion fixed to the lid portion 28 of the heat radiator 26 and is exposed only on the outside of the bottom surface of the lid portion 28 to serve as a terminal connected to the power source. .
[0025]
When the thermal radiator 26 is directed into the cylindrical body 23 and inserted into the cylindrical body 23 and the cylindrical body 23 is covered with the lid portion 28, the opening of the cylindrical body 23 is closed. The front end portion of the heat radiator 26 is not in contact with the bottom surface of the cylinder 23, and the heat radiator 26 is positioned on the central axis of the cylinder 23.
[0026]
In a state where the lid portion 28 closes the opening portion of the cylindrical body 23, the internal space 25 of the cylindrical body 23 is connected to the external space of the cylindrical body 23 by the discharge hole 24.
[0027]
The five evaporation containers 11 ₁ , 11 ₂ , 12 _{1 to} 12 ₃ have the above-described structure, and the five evaporation containers 11 ₁ , 11 ₂ , 12 _{1 to} 12 ₃ are large-diameter evaporation containers. 11 ₁ , 11 ₂ , and small-diameter evaporation containers 12 _{1 to} 12 ₃ .
[0028]
The cylindrical body 23 and the heat radiator 26 of the large-diameter evaporation containers 11 ₁ and 11 ₂ are larger in diameter than the cylindrical body 23 and the heat radiator 26 of the small-diameter evaporation containers 12 _{1 to} 12 ₃ , but the length is long. It is the same.
[0029]
Reference numeral 29 in FIG. 5 indicates an organic material placed in the cylinder 23 of each evaporation container 13. An organic material serving as a base material is disposed in the large-diameter evaporation containers 11 ₁ and 11 ₂ , and an organic material used as a dopant is disposed in the small-diameter evaporation containers 12 _{1 to} 12 ₃ .
[0030]
Then, the respective evaporation containers 11 ₁ , 11 ₂ , 12 _{1 to} 12 ₃ are horizontally laid down, the discharge holes 24 are directed upward, and the opening of the cylindrical body 23 of each evaporation container 11 ₁ , 11 ₂ , 12 _{1 to} 12 ₃ is opened. The portion is closed by the lid member 28 to seal the internal space 25 of the evaporation containers 11 ₁ , 11 ₂ , 12 _{1 to} 12 ₃ .
[0031]
Next, the organic vapor deposition source 5 is configured by horizontally disposing the evaporation holes 11 ₁ , 11 ₂ , 12 _{1 to} 12 ₃ in the vacuum chamber 14 with the discharge holes 24 facing upward.
[0032]
In this state, the opening portion of the cylindrical body 23 is closed by the lid member 28, so that the internal space 25 of the cylindrical body 23 is connected to the internal space of the vacuum chamber 14 only by the plurality of discharge holes 24.
[0033]
Further, the respective evaporation containers 11 ₁ , 11 ₂ and 12 _{1 to} 12 ₃ are arranged in parallel with each other at a predetermined interval. Here, the centers of the cylinders 23 of the respective evaporation containers 11 ₁ , 11 ₂ , 12 _{1 to} 12 ₃ are arranged to have the same height, but the respective evaporation containers 11 ₁ , 11 ₂ , 12 _{1 to} 12 are arranged. You may arrange | position so that the discharge | emission hole 24 of the ₃ cylinder 23 may become the same height.
[0034]
In addition, when the substrate 18 to be formed, which will be described later, is rectangular or square, straight lines connecting the end portions of the respective evaporation containers 11 ₁ , 11 ₂ , 12 _{1 to} 12 ₃ are the evaporation containers 11 ₁ , 11 ₂ , 12 _1. 12 becomes perpendicular to the _third central axis of the cylindrical body 23, such that each vaporization container 11 _1, 11 _2, 12 ₁ to 12 ₃ is disposed in the plane of similar rectangular or square and the substrate 18 To do.
[0035]
Further, here, the evaporation containers 11 ₁ and 11 ₂ for the base material and the evaporation containers 12 _{1 to} 12 ₃ for the dopant are alternately arranged. The resistance heating elements 27 of the respective evaporation vessels 11 ₁ , 11 ₂ , 12 _{1 to} 12 ₃ are connected to a power source, and an evacuation system (not shown) connected to the vacuum chamber 14 is operated to evacuate the vacuum chamber 14. . At this time, the inside of the cylindrical body 23 of each evaporation container 11 ₁ , 11 ₂ , 12 _{1 to} 12 ₃ is also evacuated.
[0036]
Next, while maintaining the vacuum atmosphere inside the vacuum chamber 14, the substrate to be deposited is carried into the vacuum chamber 14 and held on the substrate holder 19 with the deposition surface facing the organic vapor deposition source 5. Reference numeral 18 in FIG. 1 indicates the substrate in that state.
[0037]
In the film forming apparatus 2, a shutter 71 is disposed between the organic vapor deposition source 5 and the substrate holder 19. In the perspective view of FIG. 3, the relative positional relationship of the board | substrate 18, the shutter 71, and the organic vapor deposition source 5 is shown typically.
[0038]
The shutter 71 has a comb shape, and a plurality of shielding portions 77 _{1 to} 77 ₅ including comb teeth are arranged in parallel at the same intervals as the evaporation containers 11 ₁ , 11 ₂ , and 12 _{1 to} 12 ₃ . .
[0039]
The shutter 71 is mounted to a moving mechanism (not shown), first, by moving the shutter 71, the shielding portions 77 ₁ to 77 ₅ is positioned right above the evaporation container 11 _1, 11 _2, 12 ₁ to 12 ₃ Incidentally after stationary, the evaporating vessel 11 _1, 11 _2, 12 by energizing the _1-12 ₃ of the heat generating portion 22 generates heat.
[0040]
Since the cylindrical body 23 is made of carbon and has high thermal conductivity, the temperature of the cylindrical body 23 is increased uniformly by the heat generated by the heat generating portion 22, and the organic material 29 in the cylindrical body 23 is heated and radiated from the heat generating portion 22. It is heated uniformly by both heat conducted from the body 23. When the temperature of the organic material 29 rises, the vapor of the organic material 29 is released into the internal space 25 of the cylindrical body 23.
[0041]
Since the opening of the cylindrical body 23 is closed by the lid member 28, the vapor of the organic material 29 filled in the internal space 25 is discharged into the vacuum chamber 14 through the discharge hole 24.
[0042]
Since the cylinder 23 has a small conductance, when the temperature of the organic material 29 is raised to a temperature equal to or higher than a certain minimum temperature T _x , the pressure inside the cylinder 23 can be set to a saturated vapor pressure determined by the type of the organic material 29. it can.
[0043]
Here, the minimum temperature T _{x at} which the inside of the cylinder 23 can be saturated vapor pressure depends on the total conductance C of the plurality of discharge holes 24 in addition to the type of the organic material 29.
[0044]
In the cylindrical body 23 used in the present invention, than the lowest temperature T _x, when raised to operating temperature T _o which is several ° C. ~ ten ° C. heated vapor release from Deana 24 is sufficiently It is secured, and the operating temperature T _o is set the conductance C so that the temperature of organic material 29 is not decomposed.
[0045]
Until the temperature of the organic material 29 rises to such an operating temperature T _o , if the shielding portions 77 _{1 to} 77 ₅ are placed immediately above the discharge hole 24, the organic material 29 is released from the temperature being raised. The vapor collides with the shielding portions 77 _{1 to} 77 ₅ and adheres to the surface. In this state, the vapor discharged from the discharge hole 24 of each cylinder 23 does not reach the substrate 18.
[0046]
After the organic material 29 is heated to operating temperature T _o, to move the shutter 71, when removing the shielding portion 77 _1-77 ₅ as shown in FIG. 2 from above the position of the discharge hole 24, the vapor shield 77 passes through the gap 78 _1-78 ₄ residing between _1-77 _5, and reaches the surface of the substrate 18.
[0047]
Evaporating vessel 11 _1, 11 _2, 12 ₁ to 12 ₃ vapor released from spreads and passes through the gap 78 _1-78 _4, on the surface of the substrate 18 to reach a state diffused.
[0048]
In the organic vapor deposition source 5 used here, since the evaporation container 11 _1, 11 ₂ and the evaporation container 12 ₁ to 12 ₃ of the dopant for the base material are arranged alternately, a large-diameter evaporation container 11 _1, Both the vapor of the base material released from 11 ₂ and the vapor of the dopant released from the small-diameter evaporation vessels 12 _{1 to} 12 ₃ reach the surface of the substrate 18 uniformly, and the substrate 18 has a uniform organic thin film. Is formed.
[0049]
In order to further increase the uniformity of the organic thin film formed on the surface of the substrate 18, each evaporation container 11 can be moved while the substrate 18 and the organic vapor deposition source 5 are relatively moved or the substrate 18 is stationary. ₁ , 11 ₂ , 12 _{1 to} 12 ₃ may be vibrated little by little in a horizontal plane in a direction perpendicular to the central axis of the cylinder 23. In this case, the shutter 71 also vibrates in synchronization with the respective evaporation containers 11 ₁ , 11 ₂ , 12 _{1 to} 12 ₃ .
[0050]
Alternatively, each of the evaporation containers 11 ₁ , 11 ₂ , 12 _{1 to} 12 ₃ may be stationary, and the substrate 18 may be oscillated in small increments within a horizontal plane in a direction perpendicular to the central axis of the cylindrical body 23.
[0051]
Although the film forming apparatus 2 using two types of organic compounds has been described above, the present invention includes a film forming apparatus using three or more types of organic compounds and a film forming apparatus using only one type of organic compound. .
[0052]
Reference numeral 3 in FIG. 7A indicates a film forming apparatus for forming an organic thin film on the substrate 18 using one kind of organic compound.
Reference numeral 6 in the figure denotes an organic vapor deposition source composed of evaporation vessels 31 _{1 to} 31 ₃ , 32 ₁ and 32 ₂ having the same diameter and containing the same organic compound.
[0053]
Five evaporation containers 31 _{1 to} 31 ₃ , 32 ₁ , 32 ₂ are arranged here, and discharge holes 35, 36 are arranged on the side surfaces, respectively.
[0054]
FIG. 7B shows a plan view of the organic vapor deposition source 6.
The respective evaporation containers 31 _{1 to} 31 ₃ , 32 ₁ , and 32 ₂ are located in the same horizontal plane and are arranged in parallel with each other at equal intervals. The discharge holes 35 of the odd-numbered evaporation containers 31 _{1 to} 31 ₃ and the even number The discharge holes 36 of the _second evaporation containers 32 ₁ and 32 ₂ are arranged in a staggered manner.
[0055]
Dotted lines are the edges of the substrate located above the organic vapor deposition source 6, and the monitor discharge holes 35 ′ and 36 ′ are located at positions protruding from the substrate 18 of the respective evaporation vessels 31 _{1 to} 31 ₃ , 32 ₁ , 32 _2. When the organic compound vapor discharged from the monitor discharge holes 35 ′ and 36 ′ is attached to the film thickness sensor 33 disposed near the shutter 71 above the organic vapor deposition source 6, a film is formed. The growth rate of the organic thin film formed on the surface of the substrate 18 can be measured based on the amount of organic vapor attached to the thickness sensor 33.
[0056]
Also in the case of the organic vapor deposition source 6, if the film is vibrated relative to the substrate 18, the film thickness distribution in the surface of the substrate 18 becomes more uniform. The vibration direction in this case is in a horizontal plane and is a direction perpendicular to the central axes of the evaporation vessels 31 _{1 to} 31 ₃ , 32 ₁ , 32 ₂ . When the organic vapor deposition source 6 vibrates, the shutter 71 also vibrates together with the organic vapor deposition source 6.
[0057]
Next, another example of the present invention will be described.
Reference numeral 4 in FIG. 8A represents a film forming apparatus as an example of the present invention.
A housing container 45 is disposed in the film forming apparatus 4, and the housing container 45 has an evaporation container 41 having the same structure and size as the large-diameter evaporation containers 11 _{1 to} 11 ₃ , and a small diameter. Evaporation containers 42 having the same structure and size as the evaporation containers 12 ₁ and 12 ₂ are arranged.
[0058]
The two evaporation containers 41 and 42 are parallel to each other and arranged in a horizontal plane. The casing 45 is formed with an elongated opening 46 extending in the same direction as the arrangement direction of the plurality of discharge holes formed on the side surfaces of the evaporation containers 41 and 42.
[0059]
An organic compound as a base material and an organic compound as a dopant are disposed in the two evaporation containers 41 and 42, respectively. When the heat radiator in the evaporation containers 41 and 42 is heated, each evaporation container 41 and 42 is provided. The above-mentioned organic compounds are discharged into the housing container 45 from the discharge holes of the housing, mixed in the housing container 45, and then released into the vacuum chamber 14 from the opening 46 of the housing container 45.
[0060]
The housing 45 is configured to be movable in a horizontal plane, and the vacuum chamber 14 is evacuated in a state where the housing 45 is retracted from a vertically lower position of the substrate holder 19 disposed on the ceiling side of the vacuum chamber 14. Exhaust. Reference numeral 45 in FIG. 8A indicates the housing container 45 in the retracted state.
[0061]
In a state where the vacuum atmosphere in the vacuum chamber 14 is maintained, the substrate 18 to be deposited is carried into the vacuum chamber 14, and the deposition surface is directed vertically downward and held by the substrate holder 19.
[0062]
Next, the temperature of the heat radiator in the evaporation containers 41 and 42 is raised, and vapor is released from the organic compounds in the evaporation containers 41 and 42. Steam discharged from the two evaporation vessels 41 and 42 fills the enclosure 45,
[0063]
In this state, the vapor of the organic compound is released from the opening 46, but the housing container 45 is retracted from the position below the substrate 18, and the substrate 18 does not exist vertically above the opening 46. The vapor released from the substrate 18 does not reach the substrate 18 and an organic compound thin film does not grow on the surface of the substrate 18.
[0064]
After the temperature of the heat radiator in the evaporation containers 41 and 42 is stabilized and the vapor of the organic compound is stably discharged from the opening 46, the housing container 45 is placed perpendicular to the extending direction of the opening 46. Move horizontally in the direction.
[0065]
As the housing 45 moves, the evaporation containers 41 and 42 disposed therein also move together, so that the housing 45 moves while releasing the vapor of the organic compound from the opening 46.
[0066]
A substrate 18 to be formed is disposed above the moving direction of the housing container 45, and the vapor of the organic compound released from the opening 46 when the housing container 45 passes through a position below the substrate 18. The entire surface of the substrate 18 is uniformly reached, and an organic compound thin film is formed on the surface of the substrate 18. A reference numeral 45 in FIG. 8B indicates the housing container 45 that is passing through the vertically lower position of the substrate 18.
[0067]
Since the evaporation holes 41 and 42 according to the present invention have discharge holes arranged on the side surfaces, they are moved relative to the substrate 18 and the surface of the substrate 18 is scanned with the vapor of the organic compound discharged from the discharge holes. Thus, a uniform organic thin film can be formed on the surface of the substrate 18.
[0068]
Although the cylinder 23 is a cylinder, it may be a square cylinder. In that case, the discharge hole can be provided on the side surface of the square tube or on the side that is the intersection of the side surfaces and directed upward.
[0069]
【The invention's effect】
According to the present invention, the organic material can be heated uniformly.
In addition, since the vapor is released from the discharge hole with the inside of the cylinder at a saturated vapor pressure, the saturated vapor pressure inside the cylinder does not change even if the amount of vapor released from the organic compound inside the cylinder fluctuates. Therefore, a certain amount of vapor can be discharged from the discharge hole.
[0070]
Since the thermal radiator is held in the cylinder in a non-contact state with the organic material or cylinder to be heated, and the organic material is heated by thermal radiation, the thermal responsiveness of the vapor emitted from the organic material is good . Therefore, the rise time of the vapor | steam discharge | released from an organic material is shortened, and controllability of discharge | release amount improves.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram (1) for explaining an evaporation container of the present invention and a film forming apparatus using the evaporation container.
FIG. 2 is a diagram (2) for explaining an evaporation container according to the present invention and a film forming apparatus using the evaporation container.
FIG. 3 is a perspective view for explaining the relative positional relationship between the substrate, the shutter, and the evaporation container. FIG. 4 is a detailed view of the evaporation container. FIG. 5 is a cross-sectional view of the evaporation container. Detailed view of the part (b): Detailed view of the heat generating part [FIG. 7] (a): Film forming apparatus of another example of the present invention (b): Plan view of the organic vapor deposition source [FIG. 8] (a), (b): Cross-sectional view for explaining the operation of a film forming apparatus of still another example of the present invention. FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a conventional film forming apparatus. FIG. 10 explains an organic EL element. Diagram for Explanation of symbols
11, 11 _{1 to} 11 ₃ , 12, 12 ₁ , 12 ₂ , 13... Evaporation vessel 23... Cylindrical body 26. Membrane device 14 ... Vacuum chamber

Claims

An evaporation container for evaporating an organic material forming an organic thin film,
A cylinder,
A thermal radiator inserted into the cylinder in a non-contact state with a side surface of the cylinder;
A discharge hole formed on a side surface of the cylindrical body and connecting the outside and the inside of the cylindrical body ;
The cylinder has the organic material held in a non-contact state with the thermal radiator ,
When the thermal radiator is energized to generate heat, the organic material is heated by radiant heat of the thermal radiator and heat conduction from the cylindrical body, and the vapor of the organic material is released from the discharge hole. Constructed evaporation container.

The cylinder is a cylinder,
The evaporation container according to claim 1, wherein a plurality of the discharge holes are arranged on a side surface of the cylindrical body.

The evaporation container according to claim 1, wherein the heat radiator is formed in a rod shape.

Have a vacuum chamber,
A plurality of vapor deposition containers according to claim 1 or 2 are disposed in the vacuum chamber, a film formation target is disposed in the vacuum chamber, and the vacuum chamber is evacuated. A film forming apparatus configured to form an organic thin film on the surface of the film forming object when the vapor of the organic material is released from the evaporation container in a state where the film is formed.

The film forming apparatus according to claim 4, wherein the plurality of evaporation containers include those having a large diameter and those having a small diameter.