JP5140382B2 - 蒸気放出装置、有機薄膜蒸着装置及び有機薄膜蒸着方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば有機ＥＬ素子の発光層を形成するための有機薄膜蒸着技術に関する。

従来より、有機ＥＬ素子の発光層を形成するのには真空蒸着装置が用いられている。
このような真空蒸着装置においては、多くの基板に対して効率良く蒸着するため、直線状で長尺の蒸発容器に沿って蒸発口を設け、この容器を水平方向に向けるようにした蒸発源が提案されている。

しかし、このような直線状の容器を用いた蒸発源は、大量の有機材料を連続して蒸発させる必要があるため、蒸発材料の使用効率の低下や、蒸発材料の経時劣化や分解等の問題が生じている。
一方、以下の特許文献１に記載されるようなシャワープレート型の蒸発源も提案されている。
特開２００２−２４９８６８号公報

本発明は、このような従来の技術の課題を考慮してなされたもので、蒸発材料の使用効率を向上させるとともに、蒸発材料の経時劣化を防止可能な有機材料蒸着技術を提供することを目的とする。

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、マスクが設けられた基板に有機蒸発材料の蒸気を放出して成膜するための蒸気放出装置であって、有機蒸発材料の蒸気を放出するための複数の放出口が面内に配列され、加熱可能に構成されたシャワープレート型の筐体からなる放出部と、前記放出部内に設けられ有機蒸発材料の蒸気を当該放出部内に供給する供給部とを有し、前記供給部が、パイプ状に形成され且つ前記放出部内に所定の間隔をおいて複数設けられた本体部を有し、当該本体部に設けられた噴出口から前記放出部の内壁に対して当該有機蒸発材料の蒸気を吹き付けるように構成され、前記放出部の外表面にヒーターが設けられるとともに、当該ヒーターの周囲には前記放出部の全体を覆う冷却手段が設けられているものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、成膜対象物と前記放出部とが相対的に揺動するように構成されているものである。
請求項３記載の発明は、成膜対象物が搬入可能な真空槽と、前記真空槽内に設けられた請求項１又は２のいずれか１項記載の蒸気放出装置とを備え、前記成膜対象物が揺動するように構成されている有機薄膜蒸着装置である。

本発明の場合、放出部内に供給部が設けられ、この供給部の噴出口から放出部の内壁に対して有機蒸発材料の蒸気を吹き付けるようにしたことから、この放出部の内壁に衝突した有機蒸発材料の蒸気は、放出部内において析出せず留まることなく反射されて、面内に配列された複数の蒸発口から放出される。

その結果、本発明によれば、最適量の有機蒸発材料の蒸気を必要に応じて供給させることができ、これにより長時間連続して蒸着を行う場合であっても、蒸発材料の経時劣化や分解を防止することができる。
また、本発明によれば、放出部の外表面にヒーターが設けられるとともに、当該ヒーターの周囲には放出部の全体を覆う冷却手段が設けられていることから、放出部内で有機材料を析出させることなく、またヒーターの熱をマスクに伝えることなく、放出部から放出する蒸気の温度を制御することができる。

本発明においては、前記供給部が、パイプ状に形成され且つ放出部内に所定の間隔をおいて複数設けられた本体部を有し、当該本体部に設けられた噴出口から放出部の内壁に対して有機蒸発材料の蒸気を吹き付けるように構成されていることから、噴出口から供給される有機蒸発材料の蒸気を放出部内において均一に分散させることができる。また、広範囲にわたって少量の有機蒸発材料の蒸気を連続的に供給することができるので、蒸発材料の経時劣化や分解をより防止することができる。

本発明において、成膜対象物と放出部とが相対的に揺動するように構成されている場合には、蒸発源と成膜対象物との間の距離を短くすることができるため、蒸発材料の使用効率を大幅に向上させることができる。

本発明によれば、蒸発材料の使用効率を向上するとともに、蒸発材料の経時劣化を防止可能な有機材料蒸着技術を提供することができる。

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、本実施の形態に係る有機薄膜蒸着装置の要部を示すの概略構成斜視図、図２は、同有機薄膜蒸着装置の要部を示す内部構成断面図、図３は、同有機薄膜蒸着装置における蒸着動作を示す断面説明図である。

図１及び図２に示すように、本実施の形態の有機薄膜蒸着装置１は、図示しない真空排気系に接続され蒸気放出装置１０を有する真空槽２と、この真空槽２内に有機蒸発材料の蒸気を供給するための蒸気供給部３を有している。

本実施の形態の蒸気供給部３は、複数の供給手段３ａ、３ｂ、３ｃと、各供給手段３ａ、３ｂ、３ｃに接続され図示しない真空排気系に接続された蒸発室３Ａ、３Ｂ、３Ｃとを有している。
ここで、各供給手段３ａ、３ｂ、３ｃは、有機ＥＬ装置の有機層を形成するための粒子状の有機蒸発材料を、各蒸発室３Ａ、３Ｂ、３Ｃに所定量づつ供給する機能を有している。

そして、各蒸発室３Ａ、３Ｂ、３Ｃにて蒸発され得られた有機蒸発材料の蒸気を、バルブ３０、３１、３２、３３の切換によって導入管３４を介して以下の蒸気放出装置１０に導くように構成されている。
なお、各蒸発室３Ａ、３Ｂ、３Ｃから蒸気放出装置１０への有機蒸発材料の蒸気の供給は、真空槽２内の圧力を各蒸発室３Ａ、３Ｂ、３Ｃ内の圧力より低くすることによって行われる。

図２に示すように、真空槽２内には、成膜対象物である基板２０がマスク２１と一体になって搬入される。ここでは、マスク２１を蒸気放出装置１０側に向けて真空槽２内に配置されるようになっている。

本実施の形態の蒸気放出装置１０は、例えば、ほぼプレート形状で長方体形状の筐体からなる放出部１１を有している。
この放出部１１は、例えば金属材料からなるもので、基板２０に対向する面に、複数の放出口１２が設けられている。

本実施の形態の場合は、放出部１１の上部に鉛直上方、即ち基板２０に向かう方向に円錐台形状のノズル部１３が複数設けられ、各ノズル部１３の先端部に上述した放出口１２が形成されている。

一方、放出部１１の内部には、供給管（供給部）１４が設けられている。
この供給管１４は、上述した導入管３４に連結され、放出部１１の内部空間に、例えば図１中Ｘ軸方向へ直線状に延びる円筒パイプ状の本体部１４ａが所定の間隔をおいて複数設けられている。
そして、この供給管１４の本体部１４ａにおける下側部分には、有機蒸発材料の蒸気を放出部１１内に導入するための噴出口１５が、所定の間隔をおいて複数設けられている。

本実施の形態では、各噴出口１５は、供給管１４の真下の位置に配設され、これにより各噴出口１５が放出部１１の底部（内壁）１１ａに対向するように構成されている。
また、放出部１１の外表面部には、例えば抵抗加熱型のヒーター１６が設けられている。このヒーター１６は、例えば放出部１１の外表面部に巻き付けられ、図示しない電源に接続されている。

さらに、ヒーター１６の周囲には、断熱材料からなる冷却手段１７が設けられている。
この冷却手段１７は、図示しない冷却媒体を循環させるように構成されている。そして、冷却手段１７は、放出部１１を全体的に覆うことによってヒーター１６の熱がマスク２１に伝わらないようになっている。
なお、図２に示すように、冷却手段１７の上（頂）部には、上述した放出口１２に対応する部分に孔部１７ａが設けられ、蒸発材料の円滑な蒸発を確保するように構成されている。

一方、本実施の形態では、駆動機構１８によってマスク２１及び基板２０が揺動するように構成されている。
本発明の場合、マスク２１及び基板２０の揺動方向は特に限定されることはないが、均一な成膜を行う観点からは、供給管１４の本体部１４ａの延びる方向と直交する方向（例えば、図１中、Ｙ₁又はＹ₂方向）に揺動させることが好ましい。

このような構成を有する本実施の形態において基板２０上に有機薄膜の蒸着を行う場合には、各供給手段３ａ、３ｂ、３ｃから供給され各蒸発室３Ａ、３Ｂ、３Ｃにて得られた所定量の有機蒸発材料蒸気５０を、図３に示すように、導入管３４を介して供給管１４内に導入する。
そして、供給管１４の各噴出口１５から、加熱中の放出部１１内の底部１１ａに向って有機蒸発材料蒸気５０を例えば鉛直下方に噴出させる。

その結果、放出部１１の底部１１ａに衝突した有機蒸発材料蒸気５０は、放出部１１の底部１１ａにおいて析出せず留まることなく反射され放出部１１内に充満し、これにより複数の放出口１２から放出され、その後、マスク２１を介して基板２０に到達する。

このような本実施の形態によれば、最適量の有機蒸発材料を必要に応じて蒸発させることができ、これにより長時間連続して蒸着を行う場合であっても、蒸発材料の経時劣化や分解を防止することができる。

特に本実施の形態では、放出部１１が加熱されるように構成されるとともに、供給管１４の噴出口１５から放出部１１の底部１１ａに対して有機蒸発材料蒸気５０を吹き付けるように構成されており、放出部１１内で有機材料を析出させることなく、放出部１１から放出する蒸気の温度を制御することができる。

また、本実施の形態では、供給管１４が、パイプ状に形成され、噴出口１５から放出部１１の底部１１ａ壁面に対して有機蒸発材料蒸気５０を吹き付けるように構成されており、広範囲にわたって少量の有機蒸発材料を連続的に供給することができるので、有機蒸発材料蒸気５０を放出部１１内において均一に分散させることができる。

さらに、本実施の形態によれば、マスク２１及び基板２０が揺動するように構成されていることから、蒸気放出装置１０と基板２０との間の距離を短くすることができ、有機蒸発材料の使用効率を大幅に向上させることができる。
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、上述の実施の形態では、成膜対象物側であるマスク２１及び基板２０を揺動させるようにしたが、本発明はこれに限られず、蒸気放出装置１０側を揺動させるようにすることも可能である。

また、本発明は、有機ＥＬ素子の発光層を形成するための真空蒸着装置のみならず、種々の有機薄膜を形成装置に適用することができる。
ただし、本発明は、有機ＥＬ素子の発光層を形成するための装置に適用した場合に最も有効となるものである。

本発明の有機薄膜蒸着装置の実施の形態の概略構成斜視図 同有機薄膜蒸着装置要部を示す内部構成断面図 同有機薄膜蒸着装置における蒸着動作を示す説明断面図

符号の説明

１…有機薄膜蒸着装置 ２…真空槽 ３…蒸気供給部 ３ａ、３ｂ、３ｃ…供給手段 ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ…蒸発室 １０…蒸気放出装置 １１…放出部 １２…放出口 １４…供給管（供給部） １４ａ…本体部 １５…噴出口 １６…ヒーター １７…冷却手段 ２０…基板 ２１…マスク ５０…有機蒸発材料蒸気

Claims (3)

1. マスクが設けられた基板に有機蒸発材料の蒸気を放出して成膜するための蒸気放出装置であって、
   有機蒸発材料の蒸気を放出するための複数の放出口が面内に配列され、加熱可能に構成されたシャワープレート型の筐体からなる放出部と、
   前記放出部内に設けられ有機蒸発材料の蒸気を当該放出部内に供給する供給部とを有し、
   前記供給部が、パイプ状に形成され且つ前記放出部内に所定の間隔をおいて複数設けられた本体部を有し、当該本体部に設けられた噴出口から前記放出部の内壁に対して当該有機蒸発材料の蒸気を吹き付けるように構成され、
   前記放出部の外表面にヒーターが設けられるとともに、当該ヒーターの周囲には前記放出部の全体を覆う冷却手段が設けられている蒸気放出装置。
2. 成膜対象物と前記放出部とが相対的に揺動するように構成されている請求項１記載の蒸気放出装置。
3. 成膜対象物が搬入可能な真空槽と、
   前記真空槽内に設けられた請求項１又は２のいずれか１項記載の蒸気放出装置とを備えた有機薄膜蒸着装置。

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