JP4538650B2 - 蒸着装置 - Google Patents

Description

本発明は、蒸発物を堆積させる蒸着装置に関するものである。

周知のＯＬＥＤ（organic light emitting display）の有機層は、蒸着やインクジェット法で有機材料を積層して形成されている。有機材料が低分子であれば蒸着、高分子であればインクジェット法が用いられる。

蒸着は、真空チャンバー内でＡｌｑ_３などの有機材料を蒸発源（加熱源）で加熱する必要がある。しかし、有機材料の蒸発の停止／開始を瞬時に切り替えることは難しい。有機材料は温度変化が激しいと突沸したり、もしくは熱変質したりする可能性がある。したがって、ＯＬＥＤの製造ラインが動き出すと、有機材料は常時加熱される。

有機材料が常時加熱されることで、真空チャンバー内に基板の出し入れなどをおこなっている間も有機材料が無駄に消費される。ＯＬＥＤの有機材料は高価であるにもかかわらず、製造プロセス中での使用効率が極めて低くなる。ＯＬＥＤの製造コストを上げる大きな要因となる。

そこで有機材料の使用効率を上げる方式が考えられている。例えば、基板までの距離を短く保った線状もしくは点状蒸発源を基板面に合わせて移動させる方式が知られている。

また特許文献１には、外段取りアライメントによって、クラスタタイプの蒸着装置において真空チャンバー内でのアライメント処理時間を削減し、できるだけ材料費を無駄にしない方式が開示されている。

特開２００２−３６７７８１号公報

しかしながら、前者の方式を用いた場合であっても、基板の入れ替えやメタルマスクのアライメントを行う間の待ち時間でも蒸発源の材料は継続して蒸発することから、実際に蒸着を行う時間以外で蒸発する材料の割合は無視できないほど高く、これらの技術を用いても製造時のコスト上昇は避けることができない。

また、後者の方式、すなわち、特許文献１に記載の方式を用いた場合であっても、基板の真空チャンバー内への出し入れの際にも蒸発源の材料の蒸発は継続しており、材料費の無駄が発生している。

そこで本発明は、極力材料の無駄が発生しない蒸着装置を提供することを目的とする。

本発明の蒸着装置の要旨は、複数の基板上に蒸発物を堆積させる蒸着装置であって、前記基板が配置される複数の真空室と、前記複数の真空室間を移動し、前記複数の真空室に配置される前記基板のそれぞれに対して、同一材料を連続的に加熱蒸発させながら、各基板に対して蒸発物を堆積させる蒸発源とを備えたことにある。

前記複数の基板は同一の真空室内に複数の基板が配置されてもよい。

前記複数の基板は複数の真空室内に複数の基板が配置され、隣接する真空室同士は前記蒸発源が通過可能なように空間的に接続されていてもよい。

前記隣接する真空室間に、両真空室同士の空間的な遮断・接続をおこなう開閉機構が設けられており、且つ各真空室は独立して真空排気可能であってもよい。

前記蒸発源は各基板間を循環運動もしくは往復運動をおこなう手段を設けてもよい。

前記蒸発源は複数存在し、該複数の蒸発源は異なる材料を蒸発させてもよい。

前記蒸発源は複数存在し、該複数の蒸発源は互いに異なる基板に対して蒸発物を堆積させるように移動してもよい。

前記蒸発源は複数存在し、該複数の蒸発源は同一基板に対して蒸発物を堆積させるように同期して移動してもよい。

前記蒸発源によって蒸発物が堆積されていない基板に対して他の工程をおこなう手段を含んでもよい。

前記他の工程をおこなう手段は前記基板を真空室に出し入れする手段および／または前記基板に対する蒸着用マスクの位置合わせをおこなう手段であってもよい。

前記蒸発物は有機物であってもよい。

本発明は、１つの蒸発源が移動することにより、１つの蒸発源が複数の位置で基板への蒸着をおこなうことから、蒸発源の待機時間（蒸着に寄与しない時間）を他の基板への蒸着に利用することが可能となり、製造プロセス中で実際の蒸着に寄与しない蒸発物の量を少なくすることができる。従って、材料の使用効率を上げることができ、生産性向上や製造コスト削減に大きな効果がある。

本発明の蒸着装置の実施形態について図面を用いて説明する。蒸着装置で基板に蒸着（成膜）されるのはＯＬＥＤに使用されるＡｌｑ_３などの有機材料である。

本発明の蒸着装置は、複数の基板上に蒸発物を堆積させる。蒸着装置は、交互にまたは順番に基板の上方（蒸発物が堆積される基板の表面側を上方とする）へ移動し、材料を加熱蒸発させ、各基板に対して蒸発物を堆積させるための蒸発源を備える。蒸発源としては、抵抗加熱蒸発源、電子ビーム蒸発源、誘導加熱蒸発源などがある。以下、各実施例に分けて説明する。なお、図１から図４において、太線の矢印は基板１４の動きを示し、細線の矢印は蒸発源１２の動きを示す。

図１の蒸着装置１０ａは、蒸着がおこなわれる複数の真空チャンバーＡ，Ｃと、上記の蒸発源１２と、真空チャンバーＡ，Ｃ同士を空間的につなぎ、蒸発源１２が通過する通路Ｂと、蒸発源１２を移動させるための手段とを備える。

通路Ｂは、真空チャンバーＡ，Ｃと同じ気圧に保たれている。このため、通路Ｂを蒸発源１２が移動した後、すぐに蒸着が開始できる。なお、図１から図４において、通路Ｂは線で示しているものもが、実際は高真空に保たれた空間である。

また、基板１４を真空チャンバーＡ，Ｃに出し入れするためのロボットアームなどを備えた搬送作業室１６と、搬送作業室１６に基板１４を搬入するための基板搬入室１８と、搬送作業室１６から基板１４が取り出される基板搬出室２０も備える。搬送作業室１４などは、いわゆる真空予備室の役目もする。さらに、各真空チャンバーＡ，Ｃは、基板１４とマスクとのアライメントをおこなう手段を含む。なお、複数の蒸着装置１０ａの基板搬出室２０と基板搬入室１８とを接続し、１つの基板１４に複数の材料を積層できる構成にしてもよい。

蒸発源１２を移動させるための手段は、レールと、レールに案内されて移動し、蒸発源１２を支持するスライダーとを含む。

蒸着装置１０ａは、真空チャンバーＡと真空チャンバーＣとが通路Ｂで接続されている。レールは、真空チャンバーＡ，Ｃと通路Ｂに設けられている。レールは、蒸発源１２が真空チャンバーＡと真空チャンバーＣとを往復運動できるように設けられている。蒸発源１２は、スライダーと共に真空チャンバーＡ，Ｃと通路Ｂを移動する。

真空チャンバーＡと真空チャンバーＣとを空間的に遮断・接続できるゲートバルブを設けてもよい。例えば、真空チャンバーＡと通路Ｂとの接続部にゲートバルブを設ける。ゲートバルブの開閉によって真空チャンバーＡと真空チャンバーＣとを通路Ｂを介して接続したり、遮断したりする。ゲートバルブを閉めた場合に、各真空チャンバーＡ，Ｃが独立して真空排気できる構成にする。すなわち、各真空チャンバーＡ，Ｃに真空引き用のポンプなどを設ける。いずれかの真空チャンバーＡ，Ｃが故障した場合、ゲートバルブを閉め、稼働できる真空チャンバーＡ，Ｃで独立して蒸着を行うことができる。

次に、図１の蒸着装置１０ａを使用した蒸着プロセスについて説明する。表１に蒸着装置１０ａの蒸着プロセスについて示す。表１の矢印は蒸発源１２が移動することを示す。

表１に示すように、蒸発源１２が真空チャンバーＣにある時、真空チャンバーＣ内の基板１４が蒸着される。そのとき、真空チャンバーＡでは基板１４の出入およびアライメントがおこなわれる。アライメントは、基板１４とマスクとの位置をあわせ、基板１４の所望の位置に蒸着が行えるようにすることである。

真空チャンバーＣでの蒸着が完了すると蒸発源１２は真空チャンバーＣから通路Ｂを通って真空チャンバーＡに移動する。真空チャンバーＡに蒸発源１２が入ったときに、真空チャンバーＡではアライメントが完了しており、すぐに蒸着が開始される。

真空チャンバーＣから真空チャンバーＡに蒸発源１２が移動し、真空チャンバーＡで蒸着がおこなわれているとき、真空チャンバーＣでは基板１４の出入とアライメントがおこなわれる。

上記のように、複数の基板１４が順番に蒸着される。真空チャンバーＡ，Ｃでの蒸着時間と基板１４の出入などの時間を調節し、蒸発源１２が待機する時間をできるだけ短くする。例えば、基板１４の真空チャンバーＡ，Ｃへの出入などに時間がかかるようであれば、基板１４への蒸着時間が長くなるようにする。

以上のように、複数の真空チャンバーＡ，Ｃを蒸発源１２が移動する。すなわち、一の真空チャンバーＡ（Ｃ）で基板１４の出入やアライメントがおこなわれているとき、蒸発源１２を他の真空チャンバーＣ（Ａ）に移動させ、そのチャンバーＣ（Ａ）内の基板１４への蒸着を行っている。従って、基板１４の出入やアライメントの際に蒸発源１２の材料を無駄に蒸発させていた時間を他の基板１４への蒸着に利用することが可能となり、製造プロセス中で実際の蒸着に寄与しない蒸発物の量を小さくすることができる。言い換えると、材料を常時蒸発させながら不要な材料消費を極端に少なくしており、蒸発源１２の有機材料の無駄が極めて少なくなる。従って、材料の使用効率を上げることができ、生産性向上や製造コスト削減に大きな効果がある。なお、蒸発源１２が通路Ｂを通過する時間を短く調節することによって、さらに無駄が少なくなる。

また、この場合、蒸発源１２の蒸発の停止／開始を切り替えなくとも、材料の使用効率を高くできるため、蒸発源１２の温度を大きく変化させる必要はなく、蒸発源１２の温度を略一定に保持し、材料の突沸や熱変質などの危険も少ない。

実施例１は２つの真空チャンバーＡ，Ｃを用いたが、図２に示すように３つの真空チャンバーＡ，Ｃ，Ｅであってもよい。図２の蒸着装置１０ｂは、図１の蒸着装置１０ａとは多少異なるが、基本的には同様の構成要素からなる。すなわち、蒸着装置１０ｂは、複数の真空チャンバーＡ，Ｃ，Ｅ、通路Ｂ，Ｄ，Ｆ、搬送作業室１６を含む。

真空チャンバーＡ，Ｃ，Ｅの数が３つに増えたために、３つの通路Ｂ，Ｄ，Ｆが設けられている。蒸発源１２ａ，１２ｂを移動させるための手段は、実施例１と同様である。図中の矢印のように、蒸発源１２ａ，１２ｂは各真空チャンバーＡ，Ｃ，Ｅを循環するように移動する。したがって、真空チャンバーＡ，Ｃ，Ｅと通路Ｂ，Ｄ，Ｆによって、１つのループが形成されている。蒸発源１２ａ，１２ｂは各真空チャンバーＡ，Ｃ，Ｅを循環するため、複数であってもよい。例えば図２に示すように２つにすることができる。蒸発される材料を違えることによって、１つの真空チャンバーＡ（Ｃ，Ｅ）で複数の材料を順次蒸着するようにしてもよい。また、各蒸発源１２ａ，１２ｂで蒸発される材料を同じにしてもよい。

次に、図２の蒸着装置１０ｂにおける蒸着方法について説明する。表２に蒸着装置１０ｂにおける蒸着プロセスを示す。表２の中で実線と点線の矢印の違いは、蒸発源１２ａ，１２ｂの違いである。

表２に示すように、複数の基板１４が順次蒸着される。実施例１と同様に、ある真空チャンバーＡ内で基板１４の出入やアライメントをおこなっているときに、他の真空チャンバーＣ，Ｅでは蒸着がおこなわれる。複数の蒸発源１２ａ，１２ｂは互いの蒸発した材料が混在しないように、一定間隔を保つように同期しながら移動し、材料を蒸発させる。実施例１と同様に材料の無駄が非常に少なくする効果がある。

図３は線状の蒸発源１２を利用した蒸着装置１０ｃを示す。実施例１と異なるのは、蒸発源１２が線状の蒸発源１２であることである。図中の点線は蒸発原１２の動きを示している。他の構成は、図１の蒸着装置１０ａと同様であり、蒸発源１２は真空チャンバーＡとＣとを往復する。この蒸着装置１０ｃにおける蒸着プロセスは表１と基本的に同じであるので省略する。

実施例１などと同様に、ある真空チャンバーＡ（Ｃ）内で基板作業室１６との基板１４の出入やアライメントをおこなっているときに、他の真空チャンバーＣ（Ａ）では蒸着がおこなわれる。したがって、材料の無駄が少なく、ＯＬＥＤの製造コストを削減することができる。

さらに、図４では点状の蒸発源１２ａ，１２ｂが基板１４上方の所望の位置を移動する蒸着装置１０ｄを示す。図４の装置１０ｄは、蒸発源１２ａ，１２ｂは基板１４の上方で蛇行することによって、基板１４の所望の位置に材料を蒸着することができる。蒸発した材料が拡散する範囲が狭い場合、図４に示すように、２つの蒸発源１２ａ，１２ｂを用いて複数の異なる材料を蒸発させ、複数の材料を積層することもできる。表３に図４の蒸着装置１０ｄの蒸着プロセスを示す。

本実施例も実施例１などと同様に、一のチャンバーＡ（Ｃ）内で基板作業室１６との基板１４の出入やアライメントをおこなっているときに、他の真空チャンバーＣ（Ａ）では蒸着がおこなわれる。材料の無駄が少なく製造コストを下げることができる。

なお、蒸発源１２ａ，１２ｂは２つであったが、製造される基板１４によって他の数に変更してもよい。蒸発源１２ａ，１２ｂは基板１４の上方を蛇行したが、他のコースをとってもよい。

上に説明した実施例はいずれも複数の真空チャンバーＡ，Ｃを用いたものであったが、１つの真空チャンバーであってもよい。１つの真空チャンバー内に複数の基板１４が出入される。一の基板１４の出入およびアライメントをおこなっているときに、他の基板１４の蒸着がおこなわれる。通路Ｂが無く、上記の実施例よりも材料の無駄が少なくなる。

１つの真空チャンバーに複数の基板１４を配置した場合に、上記のゲートバルブを設け、各基板１４を独立させる構成であってもよい。

実施例１から４の蒸着装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと実施例５の蒸着装置を組み合わせてもよい。すなわち、各真空チャンバーＡ，Ｃで複数の基板１４を蒸着し、かつ、蒸発源１２は各真空チャンバーＡ，Ｃを移動するようにする。

以上、実施例で説明したように、蒸発源１２が複数の基板１４の間を移動することによって、材料の無駄を極端に少なくすることができる。材料コストを削減することができ、ＯＬＥＤの生産性を向上させ、製造コストを下げることができる。

なお、ＯＬＥＤについて実施例を説明したが、蒸着によって製造される他のものに適用してもよい。その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

本発明の蒸着装置の構成を示す図である。 本発明の蒸着装置の他の構成を示し、真空チャンバーを３室にした図である。 本発明の蒸着装置の他の構成を示し、線状の蒸発源を用いた場合の図である。 本発明の蒸着装置の他の構成を示し、点状の蒸発源が移動する様子を示す図である。

符号の説明

１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ：蒸着装置
１２,１２ａ，１２ｂ：蒸発源
１４：基板
１６：搬送作業室
１８：基板搬入室
２０：基板搬出室
Ａ，Ｃ，Ｅ：真空チャンバー（真空室）
Ｂ，Ｄ，Ｆ：通路

Claims (8)

1. 複数の基板上に蒸発物を堆積させる蒸着装置であって、
   前記基板が配置される複数の真空室と、
   前記複数の真空室間を移動し、前記複数の真空室に配置される前記基板のそれぞれに対して、同一材料を連続的に加熱蒸発させながら、各基板に対して蒸発物を堆積させる蒸発源と、
   前記基板を真空室に出し入れする手段と、
   前記基板に対する蒸着用マスクの位置合わせをおこなう手段と、を備え、
   隣接する真空室同士は前記蒸発源が通過可能なように空間的に接続され、
   前記隣接する真空室間に、両真空室同士の空間的な遮断・接続を行う開閉機構が設けられていることを特徴とする蒸着装置。
2. 前記複数の真空室内に複数の基板が配置されることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
3. 前記隣接する真空室間は独立して真空排気可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蒸着装置。
4. 前記蒸発源が各基板間を循環運動もしくは往復運動をするための手段を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の蒸着装置。
5. 前記蒸発源は複数存在し、該複数の蒸発源は異なる材料を蒸発することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の蒸着装置。
6. 前記蒸発源は複数存在し、該複数の蒸発源は互いに異なる基板に対して蒸発物を堆積させるように移動することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の蒸着装置。
7. 前記蒸発源は複数存在し、該複数の蒸発源は同一基板に対して蒸発物を堆積させるように同期して移動することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の蒸着装置。
8. 前記蒸発物が有機物である請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の蒸着装置。

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