真空蒸着装置、真空蒸着方法、および、有機ＥＬ表示装置の製造方法
【課題】大型基板上に膜厚が均一で不純物の少ない薄膜を高速に成膜させ、長時間連続運転可能な真空蒸着装置及び成膜装置を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ層が形成される基板１が蒸着室５内に垂直に設置され、基板１の上には、有機ＥＬ層を選択的に蒸着するためのファインメタルマスク４が配置されている。有機ＥＬ層の材料となる蒸発源８が蒸着室外に配置されている。ノズルが線状に配置した蒸発ヘッド３と蒸発源８とは軟らかい配管７によって接続している。蒸発ヘッド３を、ノズルの配置方向と直角方向に移動させることによって、基板１に有機ＥＬ層を蒸着する。蒸発ヘッド３と蒸発源９とを軟らかい配管７で接続することによって、蒸発ヘッド３のみを移動させることが可能になり、装置の機構を簡略化でき、また、可動機構から発生する不純物による有機ＥＬ層の汚染を防止することが出来る。
【解決手段】有機ＥＬ層が形成される基板１が蒸着室５内に垂直に設置され、基板１の上には、有機ＥＬ層を選択的に蒸着するためのファインメタルマスク４が配置されている。有機ＥＬ層の材料となる蒸発源８が蒸着室外に配置されている。ノズルが線状に配置した蒸発ヘッド３と蒸発源８とは軟らかい配管７によって接続している。蒸発ヘッド３を、ノズルの配置方向と直角方向に移動させることによって、基板１に有機ＥＬ層を蒸着する。蒸発ヘッド３と蒸発源９とを軟らかい配管７で接続することによって、蒸発ヘッド３のみを移動させることが可能になり、装置の機構を簡略化でき、また、可動機構から発生する不純物による有機ＥＬ層の汚染を防止することが出来る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着膜を形成する方法及びその装置に係り、特に大型の基板上に有機ＥＬ表示装置を形成するために有効な真空蒸着方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置や照明装置に用いられる有機ＥＬ素子は、有機材料からなる有機層を上下から陽極と陰極の一対の電極で挟み込んだ構造で、電極に電圧を印加することにより陽極側から正孔が陰極側から電子がそれぞれ有機層に注入され、それらが再結合することにより発光する仕組みになっている。
【０００３】
この有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を含む多層膜が積層された構造になっている。この有機層を形成する材料として高分子材料と低分子材料を用いたものがある。このうち低分子材料を用いる場合には、真空蒸着装置を用いて有機薄膜を形成する。
【０００４】
有機ＥＬデバイスの特性は有機層の膜厚の影響を大きく受ける。一方、有機薄膜を形成する基板は年々大形化してきている。したがって、真空蒸着装置を用いる場合、大型の基板上に形成される有機薄膜の膜厚を高精度に制御する必要がある。
【０００５】
真空蒸着で大型の基板に薄膜を形成する構成として、特許文献１（特開２００３−２９３１４０号公報）には気相有機物を蒸着させるため、真空ベローの伸縮を利用して移動できる蒸発源を備えた真空蒸着装置が開示されている。特許文献２(特開２００５−３６２９６号公報)には大形基板を水平に保持し、蒸着装置外に設置された坩堝を備えた蒸発源を用いて、基板上に薄膜を形成する真空蒸着装置が開示されている。また、特許文献３(特開２００３−３４７０４７号公報)には、大形基板を鉛直に保持し、複数の坩堝を備えた蒸発源を用いて基板上に薄膜を形成する真空蒸着装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２９３１４０号公報
【特許文献２】特開２００５−３６２９６号公報
【特許文献３】特開２００３−３４７０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１には有機材料を気化する部分（蒸発源）と有機材料を基板に吹き付ける蒸発ヘッド（リニアソース）を分離して、蒸発ヘッドを真空ベロー（蛇腹）の伸縮を利用して移動できるようにして、大型の基板に対応している。蒸発ヘッドは、ライン状に並ぶ複数のノズルを設けた構造で、ノズルが並ぶ方向と直角な方向に移動させて、大型のガラス基板上に有機薄膜を形成する構成である。
【０００８】
しかし、真空ベローの伸縮方向の一方向だけの動きを利用するため、ガラス基板の一方向の端から端までの移動距離が大きくなり、有機材料を気化する蒸発源を同時に移動させる必要があり、装置が大型化してしまう。また、真空内での移動に伴うゴミの発生に関してはなんら考慮されていない。
【０００９】
特許文献２には有機材料を気化する蒸発源と有機材料を基板に被着させる蒸発ヘッドを分離して、その間にバルブを設けて、蒸着不要時にはバルブを閉じて、有機材料の利用効率を向上させている。しかし、大型化した基板への手段については開示されていない。
【００１０】
特許文献３には複数の蒸発源を膜形成チャンバーに固定して設置し、基板をスライド移動させることにより、基板全面に成膜されることが記載されている。しかし、材料の切り替えや連続運転、基板移動機構のゴミ発生防止の手段については開示されていない。
【００１１】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決して、ライン状に並ぶ複数のノズルを設けた蒸発源を用いて大型化した基板に有機薄膜を高速成膜し、汚染防止を考慮したうえで、連続成膜することが可能な真空蒸着方法及びその装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、有機材料を気化する蒸発源と有機材料を基板に被着させる蒸発ヘッドを分離して、蒸発源と蒸発ヘッドの配管を柔らかい構成、つまり、真空ベローの伸縮および曲がりの効果を利用して、蒸着室内で移動可能な蒸発ヘッドを実現し、汚染防機構を設置したことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、有機材料の大型基板への蒸着を高速で、かつ、歩留まり良く行うことが出来る。本発明は、真空内での駆動を真空ベローを介して、大気側で駆動機構により実現するので、真空内での汚染物発生が、真空ベローの伸縮および湾曲時に発生する金属汚染物が主であるため、従来の蒸着方法に比べて汚染物が少ない。
【００１４】
また、本発明によれば、真空蒸発室において、蒸発ヘッドのみ移動させれば良い。従来の方法では、蒸発源と蒸発ヘッドを同時に移動させることが必要であったので、移動させる構造体が５００ｋｇ〜１０００ｋｇにもなり、移動機構が大掛かりなものになっていた。本発明によれば、蒸発ヘッドのみ移動させればよいので、移動機構が簡易になり、蒸着装置の製造コスト、維持費用を大幅に低減することが出来る。
【００１５】
また、本発明の１態様によれば、鉄合金系の金属汚染物はマグネットで除去可能で、有機薄膜の汚染が防止できる。したがって、本発明装置を用いることにより、汚染物質の少ない、長寿命のデバイスを提供できる利点がある。
【００１６】
本発明のさらに他の態様によれば、蒸発源および蒸発ヘッドを複数化することにより高速成膜を実現できる。複数化した蒸発源を用い、その蒸発源間にバルブを設置し、切り替えることにより、連続成膜できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施例における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する図である。
【図２】本発明の第２の実施例における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する断面模式図である。
【図３】本発明の第３の実施例における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する断面模式図である。
【図４】本発明の第４の実施例における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する断面模式図である。
【図５】蒸着工程のスループットを向上させる構成を示す斜視図である。本発明の第４の実施例における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する斜視図である。
【図６】本発明の第５の実施例における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する断面模式図である。
【図７】本発明の第５の実施例の他の態様における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する断面模式図である。
【図８】本発明の第６の実施例における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する断面模式図である。
【図９】本発明の第７の実施例における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する断面模式図である。
【図１０】本発明の第７の実施例他の態様における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する断面模式図である。
【図１１】本発明の第８の実施例における有機ELディスプレイ生産工程の一例を示した工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明にかかる真空蒸着装置の一例として、有機ＥＬデバイスの製造に適用した例を説明する。有機ＥＬデバイスの製造装置は、陽極の上に正孔注入層や正孔輸送層、発光層（有機膜層）、陰極の上に電子注入層や電子輸送層をなど様々な材料の薄膜層を真空蒸着により多層積層して形成する装置である。
【００１９】
本発明にかかる有機ＥＬデバイス製造装置は、真空蒸着部に線状に配置した複数のノズルを介して材料を蒸発させる蒸発ヘッド（リニアソース）と、有機材料を気化させるための蒸発源および気化した材料を蒸発ヘッドへ輸送するための柔らかい配管を備えたことを特徴とする。以下に、実施例および図を用いて本発明の内容を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明による気相有機物の蒸着装置の縦断面図である。この実施例の気相有機物の蒸着装置は、有機物を母材に蒸着せしめるの蒸着室５と、有機物を加熱して気相に状態を変換せしめる蒸発源８と、気相有機物を噴射する噴射部であるノズルが複数個、線状に配置した蒸発ヘッド３と、蒸発源８と蒸発ヘッド３の間の柔らかい配管７と、蒸発ヘッド３の動作を駆動する上下移動機構１６と、基板１と基板を保持するための基板保持部１５とからなる。なお、蒸着室内は柔らかい配管７となっているが、蒸着室外においては、通常の配管を使用することが出来る。但し、この場合も配管の加熱は可能である必要がある。
【００２１】
蒸発源８において、容器８１内の有機材料８が加熱用ヒーター１７によって加熱され気化している。容器８１は、ＳＵＳ、Ｔｉ、Ｍｏ等によって形成されている。蒸発源の内部は、加熱用ヒーター１７によって２００℃〜４００℃に加熱され、有機材料９が気化する。
【００２２】
実施例1の蒸発ヘッドは、ノズル部分を加熱するヒーターとヒーターの熱を基板側へ熱輻射させないための水冷ジャケット１０と、熱遮蔽板１３０１、１３０２、１３０３と、ノズルからの噴出物が熱遮蔽板等の周辺部品へ付着することを防止するための防壁板１４で構成される。蒸着室５は、外部と隔離される内部空間を備えており、前記内部空間の床面に気相有機物を蒸着させる基板１を固定することのできる基板保持部１５を備える。
【００２３】
さらに、蒸着室５内では、図１の左上吹き出し図中に表記しているように、蒸発ヘッド３は、ライン状に並ぶ複数のノズルを設けた構造で、ノズルが並ぶ方向と直角な方向に移動させて、基板１の上に気化した有機材料５０を噴射させて有機薄膜２を形成する構成である。蒸発ヘッド３の動作を駆動する上下移動機構１６は真空用ベロー７０２により、真空遮断されているので、上下移動機構１６は大気中で動作可能なもので可能である。
【００２４】
蒸発源８と蒸発ヘッド３の間の柔らかい配管７は、真空用ベロー７０１と気化された材料を輸送する柔らかい配管１２（フレキシブルチューブなど）と、その配管１２の外部に配管内で輸送中に気化有機物材料が配管内壁に吸着しないように配管内壁を加熱する為のヒーター１１と、そのヒーターから出てくる熱を周辺部に遮断するための水冷ジャケット１０から構成される。
【００２５】
柔らかい配管１２、ヒーター１１、水冷ジャケット１０は、真空用ベロー７０１により蒸着室５内の真空雰囲気とは分離されているので、一般の大気中で用いる部材で対応可能である。蒸発源８は、有機材料９を気化させるために加熱用ヒーター１７が周辺に設置されている。
【００２６】
蒸発ヘッド３、柔らかい配管１２、蒸発源８の加熱温度は、所望の有機材料の蒸気圧に合わせて決定される。蒸発ヘッド３の加熱温度≧柔らかい配管１２の加熱温度≧蒸発源８の加熱温度になるように温度設定すれば、ノズルから噴射されるまでの配管内で気化された材料が固化することを防御できる。
【００２７】
真空用ベロー７０１と７０２は、機械的寿命があるため、定期的に交換できるように分離できる構造となっている。また、真空用ベロー７０１と７０２にも、ステンレス４００系等の金属を使用することが出来る。
【００２８】
蒸着室５において、基板１の必要な部分に発光材料を蒸着させるメタルファインマスク４を備えている。そして、真空蒸着を実施する時には、図示していない真空排気ポンプにより蒸着室５の真空装置内部は１０−３〜１０−４Ｐａ程度の高真空状態に維持される。図１の蒸着室と連結した、図示しないチャンバーに基板受け渡し部が設置され、このチャンバーにおいて、基板が受け渡しされるので、図１の蒸着室は常に真空状態を維持することが出来る。
【実施例２】
【００２９】
実施例１においては、蒸着室５内で蒸発源８と蒸発ヘッド３の間の柔らかい配管７の真空保持は真空用ベロー７０１を用い、蒸発ヘッド３を駆動する上下移動機構１６は真空用ベロー７０２を用いて、真空遮断した。
【００３０】
本実施例では、図２に示すように、真空用ベロー７０１および真空用ベロー７０２を用いず、真空内で対応できる、上下移動機構１６０１と柔らかい配管１２０１、ヒーター１１０１、水冷ジャケット１００１を用いることにより、蒸発ヘッド３を真空装置内部で移動させることができる。真空用ベローを用いないため、蒸着室５内部の構造を簡略化できる。しかし、真空内で対応できる部品を多用するため、それらの部品の機械的寿命、コストを考慮する必要がある。
【実施例３】
【００３１】
実施例１においては、不純物発生時の除去方法については考慮されいない。本実施例では真空内で発生する不純物は主に加熱機構および移動機構部分によることがわかっているので、真空用ベローを用いて、加熱機構および移動機構部分を蒸着室５の外の大気側で設置している。そのため、真空内で発生する主な不純物は真空用ベローから出る金属粉である。
【００３２】
この真空用ベローの材質をステンレス４００系、ハステロイ、スミクリーンMなどの磁石に吸着される部材を使うことにより、発生した金属粉を磁石により吸着して除去できる。
本実施例では、上記不純物除去方法を図３により説明する。
【００３３】
本実施例では図３に示すように、基板１と蒸発ヘッド３の間に、蒸発ヘッド３および真空用ベロー７０１、７０２から発生する金属粉を主とする不純物が基板１側へ飛散することを防ぐための、仕切り２３及び金属粉吸着用磁石２１、２２を配置している。
【００３４】
真空中で金属粉は発生するため、蒸発ヘッド３および真空用ベロー７０１、７０２から発生する金属粉は大気中で起こる気流による舞い上がり等は考慮する必要がなく、発生時に、基板１側へ直接飛んでくる粉を防ぐように仕切り２３及び金属粉吸着用磁石２１、２２を配置していることが特徴である。本実施例を用いることにより、有機薄膜２の不純物濃度を下げることができ、前記有機薄膜２を用いることにより有機ＥＬデバイスの寿命を向上させることができた。
【実施例４】
【００３５】
図４は、本発明に従う気相有機物の蒸着装置構成の縦断面模式図である。本実施例は、図１の実施例１で説明した構成に、蒸発源８と蒸発ヘッド３の間の配管にバルブ１８と圧力計１９を配置し、蒸発ヘッド３のノズルから噴出される気化有機材料５０の量を計測できる膜厚計２５と、それらのバルブ、圧力計、膜厚計、蒸発源温度を統合的に制御する装置２０を配置したことを特徴とする。
【００３６】
実施例４では、膜厚計２５と圧力計１９の信号を制御装置２０にフィードバックし、バルブ１８による気化材料の流量調整、蒸発源温度の制御をすることにより、高成膜速度で、均一な薄膜を形成できる。
【００３７】
また、基板１の交換時は、有機材料の噴射は不要であるので、圧力計１９の値が一定に保たれるように、制御装置２０によりバルブ１８の開閉程度の調整および遮断動作と蒸発源温度を制御することにより、基板１に形成する薄膜の膜厚均一性を向上できた。また、圧力計１９による蒸発源の温度制御により、蒸発源内部の有機材料に対して過度の熱負荷をかけることなく安定に蒸発できるので、有機材料９の劣化を抑えることができた。さらに、基板搬送や基板交換時に材料の消費を軽減できるため、材料利用効率を向上させることが出来た。
【００３８】
図５では、さらに材料の利用効率を向上させるため、基板A ３０、および、基板Ｂ ３１を蒸着室内に設置し、基板Aを蒸着している期間は、基板B側では、基板の搬送・交換、マスクとの位置調整を実施し、逆に基板A側で基板の搬送・交換、マスクとの位置調整を行なう場合は、蒸発ヘッド３がノズルが並んでいる横方向に移動し基板B側の蒸着工程を実施する方式で、基板の搬送・交換、マスクとの位置調整時間で、蒸着が停止する時間を極力減らし、蒸発源の制御を簡単に行うことができた。
【００３９】
本実施例を用いることによって、基板に対して蒸着をしていない時間は、基板が横移動している時だけになる。例えば、基板１枚当たりの蒸着のタクト時間は８８秒であり、この場合の基板を横移動させる時間は１５秒〜１６秒程度とすることが出来る。したがって、タクト時間の大部分を実際の蒸着工程に割くことが出来、生産効率を大幅に上げることが出来る。なお、基板保持機構は２個であるとして説明したが、基板保持機構が３個以上あれば、さらにスループットを向上させることが出来る。
【実施例５】
【００４０】
図６は、本発明に従う気相有機物の蒸着装置構成の縦断面模式図である。本実施例は、図４の実施例４で説明した構成に、蒸発源８０１、８０２を２つに増設し、気化された有機材料の濃度を倍増させた一例である。制御方法は実施例４で説明した通りで、この蒸発源を２つにすることにより、蒸着レートを倍増できて、短時間で薄膜が形成できるので、タクト時間の短縮を実現できた。本実施例では２つの蒸発源で説明したが、３つ以上の複数の蒸発源を用いても高蒸着レートが実現できる。
【００４１】
また、上記実施例では、蒸発源を複数化した例であるが、図７で示すように、蒸発ヘッド、配管、蒸発源のシステムを２つにして、同時に蒸着することにより、高蒸着レートが実現できる。
【００４２】
以上のように、本実施例では、同じ材料を使う場合は蒸着レート向上させることが出来る。本実施例では、さらに、複合材料を蒸着する場合にも大きな利点がある。有機ＥＬの各層は、ホストの材料に微量なドーパントを添加して形成することが多い。このような場合、図６あるいは図７に示す蒸着源に別の材料を入れることにより、それぞれの蒸発レートで所望の混合比の薄膜材料を正確に形成することが可能である。図７の本実施例では２つの蒸発ヘッド、配管、蒸発源のシステムで説明したが、３つ以上の複数のシステムを用いて複数の材料混合も可能である。
【実施例６】
【００４３】
図８は、本発明に従う気相有機物の蒸着装置構成の縦断面模式図である。本実施例は、図６の実施例５で説明した構成に、図８で示すように、各蒸発源間、蒸発源出口にバルブ１８０１〜１８０５を、真空ポンプ４０を配置した構成である。
【００４４】
本実施例では、蒸発源８０１、８０２の中の有機材料９が無くなった場合に、蒸着室を大気状態に戻すことなく材料交換ができるようにした一例である。図８において、蒸発源８０１と８０２は直列に接続されているが、並列に配置しても同じ効果が得られた。
【実施例７】
【００４５】
図９および図１０は、本発明に従う気相有機物の蒸着装置構成の縦断面模式図である。本実施例は、図１の実施例１で説明した構成において、蒸発ヘッド３はノズルから横向きに有機材料を噴出する構成である。しかし、基板搬送方法のやり方では、基板を水平にして蒸着を行なう場合がある。基板の蒸着面を上向き、あるいは、下向きにして蒸着した方がタクトの短縮になる場合があるからである。被処理基板の蒸着面を上向きにした場合が図９であり、被処理基板の蒸着面を下向きにした場合が図１０である。
【００４６】
気化した有機材料を蒸発ヘッド３のノズルから噴出するので、蒸発ヘッド３の向きはどの方向でも問題ないが、蒸発源８内部の有機材料９は横向きにした場合に材料の漏れなど無いような構造とする必要があるので注意が必要である。なお、図９あるいは図９においては、蒸発ヘッド３は左右に移動可能である。
【実施例８】
【００４７】
図１１は、有機ELディスプレイ生産工程の一例を示した工程図である。実施例１〜７では、この生産工程の有機蒸着の工程のみを説明した。図１１において、有機層と有機層に流れる電流を制御する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されたＴＦＴ基板と、有機層を外部の湿気から保護する封止基板は別々に形成され、封止工程において組み合わされる。
【００４８】
図１１のＴＦＴ基板の製造工程において、ウェット洗浄された基板に対してドライ洗浄を行う。ドライ洗浄は紫外線照射による洗浄を含む場合もある。ドライ洗浄されたＴＦＴ基板に先ず、ＴＦＴが形成される。ＴＦＴの上にパッシベーション膜および平坦化膜が形成され、その上に有機ＥＬ層の下部電極が形成される。下部電極はＴＦＴのドレイン電極と接続している。下部電極をアノードとする場合は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜が使用される。
【００４９】
下部電極の上に有機ＥＬ層が形成される。有機ＥＬ層は複数の層から構成される。下部電極がアノードの場合は、下から、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層である。このような有機ＥＬ層は蒸着によって形成され、実施例１〜実施例７で述べたような蒸着装置あるいは蒸着方法によって形成する。
【００５０】
有機ＥＬ層の上には、各画素共通に、ベタ膜で上部電極が形成される。有機ＥＬ表示装置がトップエミッションの場合は、上部電極にはＩＺＯ等の透明電極が使用され、有機ＥＬ表示装置がボトムエミッションの場合は、Ａｌ等の金属膜が使用される。
【００５１】
図１１の封止基板工程において、ウェット洗浄およびドライ洗浄を行った封止基板に対してデシカント（乾燥剤）が配置される。有機ＥＬ層は水分があると劣化をするので、内部の水分を除去するためにデシカントが使用される。デシカントには種々な材料を用いることが出来るが、有機ＥＬ表示装置がトップエミッションかボトムエミッションかによってデシカントの配置方法が異なり、トップエミッションの場合は使用しない例もある。
【００５２】
このように、別々に製造されたＴＦＴ基板と封止基板は封止工程において、組み合わされる。ＴＦＴ基板と封止基板を封止するためのシール材は、封止基板に形成される。封止基板とＴＦＴ基板を組み合わせた後、シール部に紫外線を照射して、シール部を硬化させ、封止を完了させる。また、上記のガラス基板封止工程の他、封止工程にはメタル缶封止や充填材を用いる固体封止、フレキシブルな封止膜を用いる膜封止等がある。
【００５３】
このようにして形成された有機ＥＬ表示装置に対して点灯検査を行う。点灯検査において、黒点、白点等の欠陥が生じている場合でも欠陥修正可能なものは修正を行い、有機ＥＬ表示装置が完成する。
【００５４】
本発明により、複数の層によって形成される有機ＥＬ層を異物による汚染を抑え、かつ、短いタクト時間で形成することができるので、有機ＥＬ表示装置の製造コストを低下させ、と歩留まりを向上させることが出来る。さらに、有機ＥＬ層の各層の成分を正確に制御することが出来るので、特性的の再現性が高く、かつ、信頼性の高い有機ＥＬ表示装置を製造することが出来る。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・基板、 ２・・・有機薄膜、 ３・・・蒸発ヘッド、 ４・・・ファインメタルマスク、 ５・・・蒸着室、 ６・・・蒸着室外、 ７・・・真空用ベロー、 ７０１・・・真空用ベロー、 ７０２・・・真空用ベロー、 ８・・・蒸発源、 ８０１・・・蒸発源、 ８０２・・・蒸発源、 ９・・・有機材料、 １０・・・水冷ジャケット、 １１・・・加熱機構、 １２・・・真空用ベロー（フレキシブルチューブ）、 １３・・・熱遮蔽板、 １３０１・・・熱遮蔽板、 １３０２・・・熱遮蔽板、 １３０３・・・熱遮蔽板、 １４・・・防壁板、 １５・・・基板支持部気化有機材料防壁板、 １６・・・大気側上下移動機構、 １６０１・・・上下移動機構、 １７・・・加熱用ヒーター、 １８・・・バルブ、 １８０１・・・バルブ、 １８０２・・・バルブ、 １８０３・・・バルブ、 １８０４・・・バルブ、 １８０５・・・バルブ、 １９・・・圧力計、 １９０１・・・圧力計、 １９０２・・・圧力計、 ２０・・・制御装置、２１・・・磁石、 ２２・・・磁石、 ２３・・・仕切り、 ４０・・・ポンプ、 ５０・・・気化有機材料。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着膜を形成する方法及びその装置に係り、特に大型の基板上に有機ＥＬ表示装置を形成するために有効な真空蒸着方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置や照明装置に用いられる有機ＥＬ素子は、有機材料からなる有機層を上下から陽極と陰極の一対の電極で挟み込んだ構造で、電極に電圧を印加することにより陽極側から正孔が陰極側から電子がそれぞれ有機層に注入され、それらが再結合することにより発光する仕組みになっている。
【０００３】
この有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を含む多層膜が積層された構造になっている。この有機層を形成する材料として高分子材料と低分子材料を用いたものがある。このうち低分子材料を用いる場合には、真空蒸着装置を用いて有機薄膜を形成する。
【０００４】
有機ＥＬデバイスの特性は有機層の膜厚の影響を大きく受ける。一方、有機薄膜を形成する基板は年々大形化してきている。したがって、真空蒸着装置を用いる場合、大型の基板上に形成される有機薄膜の膜厚を高精度に制御する必要がある。
【０００５】
真空蒸着で大型の基板に薄膜を形成する構成として、特許文献１（特開２００３−２９３１４０号公報）には気相有機物を蒸着させるため、真空ベローの伸縮を利用して移動できる蒸発源を備えた真空蒸着装置が開示されている。特許文献２(特開２００５−３６２９６号公報)には大形基板を水平に保持し、蒸着装置外に設置された坩堝を備えた蒸発源を用いて、基板上に薄膜を形成する真空蒸着装置が開示されている。また、特許文献３(特開２００３−３４７０４７号公報)には、大形基板を鉛直に保持し、複数の坩堝を備えた蒸発源を用いて基板上に薄膜を形成する真空蒸着装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２９３１４０号公報
【特許文献２】特開２００５−３６２９６号公報
【特許文献３】特開２００３−３４７０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１には有機材料を気化する部分（蒸発源）と有機材料を基板に吹き付ける蒸発ヘッド（リニアソース）を分離して、蒸発ヘッドを真空ベロー（蛇腹）の伸縮を利用して移動できるようにして、大型の基板に対応している。蒸発ヘッドは、ライン状に並ぶ複数のノズルを設けた構造で、ノズルが並ぶ方向と直角な方向に移動させて、大型のガラス基板上に有機薄膜を形成する構成である。
【０００８】
しかし、真空ベローの伸縮方向の一方向だけの動きを利用するため、ガラス基板の一方向の端から端までの移動距離が大きくなり、有機材料を気化する蒸発源を同時に移動させる必要があり、装置が大型化してしまう。また、真空内での移動に伴うゴミの発生に関してはなんら考慮されていない。
【０００９】
特許文献２には有機材料を気化する蒸発源と有機材料を基板に被着させる蒸発ヘッドを分離して、その間にバルブを設けて、蒸着不要時にはバルブを閉じて、有機材料の利用効率を向上させている。しかし、大型化した基板への手段については開示されていない。
【００１０】
特許文献３には複数の蒸発源を膜形成チャンバーに固定して設置し、基板をスライド移動させることにより、基板全面に成膜されることが記載されている。しかし、材料の切り替えや連続運転、基板移動機構のゴミ発生防止の手段については開示されていない。
【００１１】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決して、ライン状に並ぶ複数のノズルを設けた蒸発源を用いて大型化した基板に有機薄膜を高速成膜し、汚染防止を考慮したうえで、連続成膜することが可能な真空蒸着方法及びその装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、有機材料を気化する蒸発源と有機材料を基板に被着させる蒸発ヘッドを分離して、蒸発源と蒸発ヘッドの配管を柔らかい構成、つまり、真空ベローの伸縮および曲がりの効果を利用して、蒸着室内で移動可能な蒸発ヘッドを実現し、汚染防機構を設置したことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、有機材料の大型基板への蒸着を高速で、かつ、歩留まり良く行うことが出来る。本発明は、真空内での駆動を真空ベローを介して、大気側で駆動機構により実現するので、真空内での汚染物発生が、真空ベローの伸縮および湾曲時に発生する金属汚染物が主であるため、従来の蒸着方法に比べて汚染物が少ない。
【００１４】
また、本発明によれば、真空蒸発室において、蒸発ヘッドのみ移動させれば良い。従来の方法では、蒸発源と蒸発ヘッドを同時に移動させることが必要であったので、移動させる構造体が５００ｋｇ〜１０００ｋｇにもなり、移動機構が大掛かりなものになっていた。本発明によれば、蒸発ヘッドのみ移動させればよいので、移動機構が簡易になり、蒸着装置の製造コスト、維持費用を大幅に低減することが出来る。
【００１５】
また、本発明の１態様によれば、鉄合金系の金属汚染物はマグネットで除去可能で、有機薄膜の汚染が防止できる。したがって、本発明装置を用いることにより、汚染物質の少ない、長寿命のデバイスを提供できる利点がある。
【００１６】
本発明のさらに他の態様によれば、蒸発源および蒸発ヘッドを複数化することにより高速成膜を実現できる。複数化した蒸発源を用い、その蒸発源間にバルブを設置し、切り替えることにより、連続成膜できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施例における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する図である。
【図２】本発明の第２の実施例における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する断面模式図である。
【図３】本発明の第３の実施例における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する断面模式図である。
【図４】本発明の第４の実施例における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する断面模式図である。
【図５】蒸着工程のスループットを向上させる構成を示す斜視図である。本発明の第４の実施例における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する斜視図である。
【図６】本発明の第５の実施例における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する断面模式図である。
【図７】本発明の第５の実施例の他の態様における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する断面模式図である。
【図８】本発明の第６の実施例における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する断面模式図である。
【図９】本発明の第７の実施例における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する断面模式図である。
【図１０】本発明の第７の実施例他の態様における蒸着室と蒸発ヘッド、蒸発源、基板の構成の模式図と動作を説明する断面模式図である。
【図１１】本発明の第８の実施例における有機ELディスプレイ生産工程の一例を示した工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明にかかる真空蒸着装置の一例として、有機ＥＬデバイスの製造に適用した例を説明する。有機ＥＬデバイスの製造装置は、陽極の上に正孔注入層や正孔輸送層、発光層（有機膜層）、陰極の上に電子注入層や電子輸送層をなど様々な材料の薄膜層を真空蒸着により多層積層して形成する装置である。
【００１９】
本発明にかかる有機ＥＬデバイス製造装置は、真空蒸着部に線状に配置した複数のノズルを介して材料を蒸発させる蒸発ヘッド（リニアソース）と、有機材料を気化させるための蒸発源および気化した材料を蒸発ヘッドへ輸送するための柔らかい配管を備えたことを特徴とする。以下に、実施例および図を用いて本発明の内容を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明による気相有機物の蒸着装置の縦断面図である。この実施例の気相有機物の蒸着装置は、有機物を母材に蒸着せしめるの蒸着室５と、有機物を加熱して気相に状態を変換せしめる蒸発源８と、気相有機物を噴射する噴射部であるノズルが複数個、線状に配置した蒸発ヘッド３と、蒸発源８と蒸発ヘッド３の間の柔らかい配管７と、蒸発ヘッド３の動作を駆動する上下移動機構１６と、基板１と基板を保持するための基板保持部１５とからなる。なお、蒸着室内は柔らかい配管７となっているが、蒸着室外においては、通常の配管を使用することが出来る。但し、この場合も配管の加熱は可能である必要がある。
【００２１】
蒸発源８において、容器８１内の有機材料８が加熱用ヒーター１７によって加熱され気化している。容器８１は、ＳＵＳ、Ｔｉ、Ｍｏ等によって形成されている。蒸発源の内部は、加熱用ヒーター１７によって２００℃〜４００℃に加熱され、有機材料９が気化する。
【００２２】
実施例1の蒸発ヘッドは、ノズル部分を加熱するヒーターとヒーターの熱を基板側へ熱輻射させないための水冷ジャケット１０と、熱遮蔽板１３０１、１３０２、１３０３と、ノズルからの噴出物が熱遮蔽板等の周辺部品へ付着することを防止するための防壁板１４で構成される。蒸着室５は、外部と隔離される内部空間を備えており、前記内部空間の床面に気相有機物を蒸着させる基板１を固定することのできる基板保持部１５を備える。
【００２３】
さらに、蒸着室５内では、図１の左上吹き出し図中に表記しているように、蒸発ヘッド３は、ライン状に並ぶ複数のノズルを設けた構造で、ノズルが並ぶ方向と直角な方向に移動させて、基板１の上に気化した有機材料５０を噴射させて有機薄膜２を形成する構成である。蒸発ヘッド３の動作を駆動する上下移動機構１６は真空用ベロー７０２により、真空遮断されているので、上下移動機構１６は大気中で動作可能なもので可能である。
【００２４】
蒸発源８と蒸発ヘッド３の間の柔らかい配管７は、真空用ベロー７０１と気化された材料を輸送する柔らかい配管１２（フレキシブルチューブなど）と、その配管１２の外部に配管内で輸送中に気化有機物材料が配管内壁に吸着しないように配管内壁を加熱する為のヒーター１１と、そのヒーターから出てくる熱を周辺部に遮断するための水冷ジャケット１０から構成される。
【００２５】
柔らかい配管１２、ヒーター１１、水冷ジャケット１０は、真空用ベロー７０１により蒸着室５内の真空雰囲気とは分離されているので、一般の大気中で用いる部材で対応可能である。蒸発源８は、有機材料９を気化させるために加熱用ヒーター１７が周辺に設置されている。
【００２６】
蒸発ヘッド３、柔らかい配管１２、蒸発源８の加熱温度は、所望の有機材料の蒸気圧に合わせて決定される。蒸発ヘッド３の加熱温度≧柔らかい配管１２の加熱温度≧蒸発源８の加熱温度になるように温度設定すれば、ノズルから噴射されるまでの配管内で気化された材料が固化することを防御できる。
【００２７】
真空用ベロー７０１と７０２は、機械的寿命があるため、定期的に交換できるように分離できる構造となっている。また、真空用ベロー７０１と７０２にも、ステンレス４００系等の金属を使用することが出来る。
【００２８】
蒸着室５において、基板１の必要な部分に発光材料を蒸着させるメタルファインマスク４を備えている。そして、真空蒸着を実施する時には、図示していない真空排気ポンプにより蒸着室５の真空装置内部は１０−３〜１０−４Ｐａ程度の高真空状態に維持される。図１の蒸着室と連結した、図示しないチャンバーに基板受け渡し部が設置され、このチャンバーにおいて、基板が受け渡しされるので、図１の蒸着室は常に真空状態を維持することが出来る。
【実施例２】
【００２９】
実施例１においては、蒸着室５内で蒸発源８と蒸発ヘッド３の間の柔らかい配管７の真空保持は真空用ベロー７０１を用い、蒸発ヘッド３を駆動する上下移動機構１６は真空用ベロー７０２を用いて、真空遮断した。
【００３０】
本実施例では、図２に示すように、真空用ベロー７０１および真空用ベロー７０２を用いず、真空内で対応できる、上下移動機構１６０１と柔らかい配管１２０１、ヒーター１１０１、水冷ジャケット１００１を用いることにより、蒸発ヘッド３を真空装置内部で移動させることができる。真空用ベローを用いないため、蒸着室５内部の構造を簡略化できる。しかし、真空内で対応できる部品を多用するため、それらの部品の機械的寿命、コストを考慮する必要がある。
【実施例３】
【００３１】
実施例１においては、不純物発生時の除去方法については考慮されいない。本実施例では真空内で発生する不純物は主に加熱機構および移動機構部分によることがわかっているので、真空用ベローを用いて、加熱機構および移動機構部分を蒸着室５の外の大気側で設置している。そのため、真空内で発生する主な不純物は真空用ベローから出る金属粉である。
【００３２】
この真空用ベローの材質をステンレス４００系、ハステロイ、スミクリーンMなどの磁石に吸着される部材を使うことにより、発生した金属粉を磁石により吸着して除去できる。
本実施例では、上記不純物除去方法を図３により説明する。
【００３３】
本実施例では図３に示すように、基板１と蒸発ヘッド３の間に、蒸発ヘッド３および真空用ベロー７０１、７０２から発生する金属粉を主とする不純物が基板１側へ飛散することを防ぐための、仕切り２３及び金属粉吸着用磁石２１、２２を配置している。
【００３４】
真空中で金属粉は発生するため、蒸発ヘッド３および真空用ベロー７０１、７０２から発生する金属粉は大気中で起こる気流による舞い上がり等は考慮する必要がなく、発生時に、基板１側へ直接飛んでくる粉を防ぐように仕切り２３及び金属粉吸着用磁石２１、２２を配置していることが特徴である。本実施例を用いることにより、有機薄膜２の不純物濃度を下げることができ、前記有機薄膜２を用いることにより有機ＥＬデバイスの寿命を向上させることができた。
【実施例４】
【００３５】
図４は、本発明に従う気相有機物の蒸着装置構成の縦断面模式図である。本実施例は、図１の実施例１で説明した構成に、蒸発源８と蒸発ヘッド３の間の配管にバルブ１８と圧力計１９を配置し、蒸発ヘッド３のノズルから噴出される気化有機材料５０の量を計測できる膜厚計２５と、それらのバルブ、圧力計、膜厚計、蒸発源温度を統合的に制御する装置２０を配置したことを特徴とする。
【００３６】
実施例４では、膜厚計２５と圧力計１９の信号を制御装置２０にフィードバックし、バルブ１８による気化材料の流量調整、蒸発源温度の制御をすることにより、高成膜速度で、均一な薄膜を形成できる。
【００３７】
また、基板１の交換時は、有機材料の噴射は不要であるので、圧力計１９の値が一定に保たれるように、制御装置２０によりバルブ１８の開閉程度の調整および遮断動作と蒸発源温度を制御することにより、基板１に形成する薄膜の膜厚均一性を向上できた。また、圧力計１９による蒸発源の温度制御により、蒸発源内部の有機材料に対して過度の熱負荷をかけることなく安定に蒸発できるので、有機材料９の劣化を抑えることができた。さらに、基板搬送や基板交換時に材料の消費を軽減できるため、材料利用効率を向上させることが出来た。
【００３８】
図５では、さらに材料の利用効率を向上させるため、基板A ３０、および、基板Ｂ ３１を蒸着室内に設置し、基板Aを蒸着している期間は、基板B側では、基板の搬送・交換、マスクとの位置調整を実施し、逆に基板A側で基板の搬送・交換、マスクとの位置調整を行なう場合は、蒸発ヘッド３がノズルが並んでいる横方向に移動し基板B側の蒸着工程を実施する方式で、基板の搬送・交換、マスクとの位置調整時間で、蒸着が停止する時間を極力減らし、蒸発源の制御を簡単に行うことができた。
【００３９】
本実施例を用いることによって、基板に対して蒸着をしていない時間は、基板が横移動している時だけになる。例えば、基板１枚当たりの蒸着のタクト時間は８８秒であり、この場合の基板を横移動させる時間は１５秒〜１６秒程度とすることが出来る。したがって、タクト時間の大部分を実際の蒸着工程に割くことが出来、生産効率を大幅に上げることが出来る。なお、基板保持機構は２個であるとして説明したが、基板保持機構が３個以上あれば、さらにスループットを向上させることが出来る。
【実施例５】
【００４０】
図６は、本発明に従う気相有機物の蒸着装置構成の縦断面模式図である。本実施例は、図４の実施例４で説明した構成に、蒸発源８０１、８０２を２つに増設し、気化された有機材料の濃度を倍増させた一例である。制御方法は実施例４で説明した通りで、この蒸発源を２つにすることにより、蒸着レートを倍増できて、短時間で薄膜が形成できるので、タクト時間の短縮を実現できた。本実施例では２つの蒸発源で説明したが、３つ以上の複数の蒸発源を用いても高蒸着レートが実現できる。
【００４１】
また、上記実施例では、蒸発源を複数化した例であるが、図７で示すように、蒸発ヘッド、配管、蒸発源のシステムを２つにして、同時に蒸着することにより、高蒸着レートが実現できる。
【００４２】
以上のように、本実施例では、同じ材料を使う場合は蒸着レート向上させることが出来る。本実施例では、さらに、複合材料を蒸着する場合にも大きな利点がある。有機ＥＬの各層は、ホストの材料に微量なドーパントを添加して形成することが多い。このような場合、図６あるいは図７に示す蒸着源に別の材料を入れることにより、それぞれの蒸発レートで所望の混合比の薄膜材料を正確に形成することが可能である。図７の本実施例では２つの蒸発ヘッド、配管、蒸発源のシステムで説明したが、３つ以上の複数のシステムを用いて複数の材料混合も可能である。
【実施例６】
【００４３】
図８は、本発明に従う気相有機物の蒸着装置構成の縦断面模式図である。本実施例は、図６の実施例５で説明した構成に、図８で示すように、各蒸発源間、蒸発源出口にバルブ１８０１〜１８０５を、真空ポンプ４０を配置した構成である。
【００４４】
本実施例では、蒸発源８０１、８０２の中の有機材料９が無くなった場合に、蒸着室を大気状態に戻すことなく材料交換ができるようにした一例である。図８において、蒸発源８０１と８０２は直列に接続されているが、並列に配置しても同じ効果が得られた。
【実施例７】
【００４５】
図９および図１０は、本発明に従う気相有機物の蒸着装置構成の縦断面模式図である。本実施例は、図１の実施例１で説明した構成において、蒸発ヘッド３はノズルから横向きに有機材料を噴出する構成である。しかし、基板搬送方法のやり方では、基板を水平にして蒸着を行なう場合がある。基板の蒸着面を上向き、あるいは、下向きにして蒸着した方がタクトの短縮になる場合があるからである。被処理基板の蒸着面を上向きにした場合が図９であり、被処理基板の蒸着面を下向きにした場合が図１０である。
【００４６】
気化した有機材料を蒸発ヘッド３のノズルから噴出するので、蒸発ヘッド３の向きはどの方向でも問題ないが、蒸発源８内部の有機材料９は横向きにした場合に材料の漏れなど無いような構造とする必要があるので注意が必要である。なお、図９あるいは図９においては、蒸発ヘッド３は左右に移動可能である。
【実施例８】
【００４７】
図１１は、有機ELディスプレイ生産工程の一例を示した工程図である。実施例１〜７では、この生産工程の有機蒸着の工程のみを説明した。図１１において、有機層と有機層に流れる電流を制御する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されたＴＦＴ基板と、有機層を外部の湿気から保護する封止基板は別々に形成され、封止工程において組み合わされる。
【００４８】
図１１のＴＦＴ基板の製造工程において、ウェット洗浄された基板に対してドライ洗浄を行う。ドライ洗浄は紫外線照射による洗浄を含む場合もある。ドライ洗浄されたＴＦＴ基板に先ず、ＴＦＴが形成される。ＴＦＴの上にパッシベーション膜および平坦化膜が形成され、その上に有機ＥＬ層の下部電極が形成される。下部電極はＴＦＴのドレイン電極と接続している。下部電極をアノードとする場合は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜が使用される。
【００４９】
下部電極の上に有機ＥＬ層が形成される。有機ＥＬ層は複数の層から構成される。下部電極がアノードの場合は、下から、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層である。このような有機ＥＬ層は蒸着によって形成され、実施例１〜実施例７で述べたような蒸着装置あるいは蒸着方法によって形成する。
【００５０】
有機ＥＬ層の上には、各画素共通に、ベタ膜で上部電極が形成される。有機ＥＬ表示装置がトップエミッションの場合は、上部電極にはＩＺＯ等の透明電極が使用され、有機ＥＬ表示装置がボトムエミッションの場合は、Ａｌ等の金属膜が使用される。
【００５１】
図１１の封止基板工程において、ウェット洗浄およびドライ洗浄を行った封止基板に対してデシカント（乾燥剤）が配置される。有機ＥＬ層は水分があると劣化をするので、内部の水分を除去するためにデシカントが使用される。デシカントには種々な材料を用いることが出来るが、有機ＥＬ表示装置がトップエミッションかボトムエミッションかによってデシカントの配置方法が異なり、トップエミッションの場合は使用しない例もある。
【００５２】
このように、別々に製造されたＴＦＴ基板と封止基板は封止工程において、組み合わされる。ＴＦＴ基板と封止基板を封止するためのシール材は、封止基板に形成される。封止基板とＴＦＴ基板を組み合わせた後、シール部に紫外線を照射して、シール部を硬化させ、封止を完了させる。また、上記のガラス基板封止工程の他、封止工程にはメタル缶封止や充填材を用いる固体封止、フレキシブルな封止膜を用いる膜封止等がある。
【００５３】
このようにして形成された有機ＥＬ表示装置に対して点灯検査を行う。点灯検査において、黒点、白点等の欠陥が生じている場合でも欠陥修正可能なものは修正を行い、有機ＥＬ表示装置が完成する。
【００５４】
本発明により、複数の層によって形成される有機ＥＬ層を異物による汚染を抑え、かつ、短いタクト時間で形成することができるので、有機ＥＬ表示装置の製造コストを低下させ、と歩留まりを向上させることが出来る。さらに、有機ＥＬ層の各層の成分を正確に制御することが出来るので、特性的の再現性が高く、かつ、信頼性の高い有機ＥＬ表示装置を製造することが出来る。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・基板、 ２・・・有機薄膜、 ３・・・蒸発ヘッド、 ４・・・ファインメタルマスク、 ５・・・蒸着室、 ６・・・蒸着室外、 ７・・・真空用ベロー、 ７０１・・・真空用ベロー、 ７０２・・・真空用ベロー、 ８・・・蒸発源、 ８０１・・・蒸発源、 ８０２・・・蒸発源、 ９・・・有機材料、 １０・・・水冷ジャケット、 １１・・・加熱機構、 １２・・・真空用ベロー（フレキシブルチューブ）、 １３・・・熱遮蔽板、 １３０１・・・熱遮蔽板、 １３０２・・・熱遮蔽板、 １３０３・・・熱遮蔽板、 １４・・・防壁板、 １５・・・基板支持部気化有機材料防壁板、 １６・・・大気側上下移動機構、 １６０１・・・上下移動機構、 １７・・・加熱用ヒーター、 １８・・・バルブ、 １８０１・・・バルブ、 １８０２・・・バルブ、 １８０３・・・バルブ、 １８０４・・・バルブ、 １８０５・・・バルブ、 １９・・・圧力計、 １９０１・・・圧力計、 １９０２・・・圧力計、 ２０・・・制御装置、２１・・・磁石、 ２２・・・磁石、 ２３・・・仕切り、 ４０・・・ポンプ、 ５０・・・気化有機材料。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を排気して真空状態に維持した蒸着室内で表面をマスクで覆った被処理基板の表面に蒸着により薄膜を形成する真空蒸着部を備え、真空に維持された雰囲気中で前記被処理基板を他の真空室間で受け渡しする被処理基板受渡部を有する真空蒸着装置であって、
前記真空蒸着部は、線状に配置した複数のノズルを介して蒸発させた材料を前記処理室内に放出させる蒸発ヘッドと、前記蒸着室外に設置して蒸発材料を気化させる蒸発源と、前記被処理基板を前記マスクで覆った状態で保持する基板保持部とを有し、
前記蒸発ヘッドと前記蒸発源は蒸着室内配管と蒸着室外配管とを有する配管で接続され、前記蒸着室内配管は柔らかい配管となっており、
前記蒸発ヘッドを前記洗浄に配置した複数のノズルの配列方向に対して直角な方向に走査させる蒸発ヘッド移動機構を有することを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
請求項１の真空蒸着装置において、
前記蒸発ヘッド移動機構を真空用ベローを用いて真空遮断し、
前記配管の加熱および冷却機構と移動機構を大気側で駆動できることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項３】
請求項１または２の真空蒸着装置において、
前記被処理基板と前記蒸発ヘッドの間に、蒸発ヘッドおよび真空用ベローから発生する不純物が前記被処理基板側へ飛散することを防ぐための、仕切り及び金属粉吸着用磁石を配置していることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空蒸着装置において、
前記蒸発源と前記蒸発ヘッドを接続する配管にバルブと圧力計と、前記蒸発ヘッドのノズルから噴出される有機材料の量を計測できる膜厚計とを有し、前記圧力計と前記膜厚計のデータを使用して、前記バルブの開閉および前記蒸発源の温度を制御する手段を有する真空蒸着装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の真空蒸着装置において、
前記蒸着室内において表面をマスクで覆った被処理基板の表面に蒸着により薄膜を形成する基板保持部を２つ以上備え、前記蒸発ヘッドを上下おおび左右に駆動する手段を有することを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空蒸着装置において、
前記蒸発源は２個以上存在し、前記２個以上の蒸発源は、前記蒸発ヘッドと前記配管によって接続されていることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の真空蒸着装置において、
前記配管には真空排気ポンプが接続されていることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の真空蒸着装置において、
前記蒸発ヘッド、前記蒸発源、および、前記蒸発ヘッドと前記蒸発源を接続する前記配管のセットは複数存在し、前記蒸発ヘッド、前記蒸発源、および、前記蒸発ヘッドと前記蒸発源を接続する前記配管の各セットは個別に駆動できることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の真空蒸着装置において、
前記被処理基板は前記基板保持部によって垂直に保持されていることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の真空蒸着装置において、
前記被処理基板は前記基板保持部によって水平に保持されていることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１１】
被処理基板に蒸着材料を蒸着室において真空中で蒸着する真空蒸着方法であって、
前記蒸着材料を前記蒸着室外に設置された蒸発源室に配置し、
前記蒸発源室を加熱することによって、前記蒸着材料を蒸発させ、
前記蒸発室内には、線状に配列した複数のノズルを有する蒸発ヘッドを配置し、
前記蒸発ヘッドと前記蒸発源室とを柔らかい配管で接続し、
前記前記蒸発ヘッドを前記複数のノズルの配列方向と直角方向に移動させることによって、前記被処理基板に前記蒸着材料を蒸着することを特徴とする真空蒸着方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の真空蒸着方法において、
前記軟らかい配管は、ステンレス４００系、または、ハステロイ、または、スミクリーンMによって形成されたベロー構造を含むことを特徴とする真空蒸着方法。
【請求項１３】
薄膜トランジスタおよび有機ＥＬ層が形成されたＴＦＴ基板を封止基板によって封止した有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
薄膜トランジスタが形成されたＴＦＴ基板上を蒸着室に配置し
前記有機ＥＬ層を形成するための蒸着材料を前記蒸着室外に設置された蒸発源室に配置し、
前記蒸発源室を加熱することによって、前記蒸着材料を蒸発させ、
前記蒸発室内には、線状に配列した複数のノズルを有する蒸発ヘッドを配置し、
前記蒸発ヘッドと前記蒸発源室とを柔らかい配管で接続し、
前記前記蒸発ヘッドを前記複数のノズルの配列方向と直角方向に移動させることによって、前記被処理基板に前記蒸着材料を蒸着することによって、前記有機ＥＬ層を形成することを特徴とする真空蒸着方法。
【請求項１】
内部を排気して真空状態に維持した蒸着室内で表面をマスクで覆った被処理基板の表面に蒸着により薄膜を形成する真空蒸着部を備え、真空に維持された雰囲気中で前記被処理基板を他の真空室間で受け渡しする被処理基板受渡部を有する真空蒸着装置であって、
前記真空蒸着部は、線状に配置した複数のノズルを介して蒸発させた材料を前記処理室内に放出させる蒸発ヘッドと、前記蒸着室外に設置して蒸発材料を気化させる蒸発源と、前記被処理基板を前記マスクで覆った状態で保持する基板保持部とを有し、
前記蒸発ヘッドと前記蒸発源は蒸着室内配管と蒸着室外配管とを有する配管で接続され、前記蒸着室内配管は柔らかい配管となっており、
前記蒸発ヘッドを前記洗浄に配置した複数のノズルの配列方向に対して直角な方向に走査させる蒸発ヘッド移動機構を有することを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
請求項１の真空蒸着装置において、
前記蒸発ヘッド移動機構を真空用ベローを用いて真空遮断し、
前記配管の加熱および冷却機構と移動機構を大気側で駆動できることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項３】
請求項１または２の真空蒸着装置において、
前記被処理基板と前記蒸発ヘッドの間に、蒸発ヘッドおよび真空用ベローから発生する不純物が前記被処理基板側へ飛散することを防ぐための、仕切り及び金属粉吸着用磁石を配置していることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空蒸着装置において、
前記蒸発源と前記蒸発ヘッドを接続する配管にバルブと圧力計と、前記蒸発ヘッドのノズルから噴出される有機材料の量を計測できる膜厚計とを有し、前記圧力計と前記膜厚計のデータを使用して、前記バルブの開閉および前記蒸発源の温度を制御する手段を有する真空蒸着装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の真空蒸着装置において、
前記蒸着室内において表面をマスクで覆った被処理基板の表面に蒸着により薄膜を形成する基板保持部を２つ以上備え、前記蒸発ヘッドを上下おおび左右に駆動する手段を有することを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空蒸着装置において、
前記蒸発源は２個以上存在し、前記２個以上の蒸発源は、前記蒸発ヘッドと前記配管によって接続されていることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の真空蒸着装置において、
前記配管には真空排気ポンプが接続されていることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の真空蒸着装置において、
前記蒸発ヘッド、前記蒸発源、および、前記蒸発ヘッドと前記蒸発源を接続する前記配管のセットは複数存在し、前記蒸発ヘッド、前記蒸発源、および、前記蒸発ヘッドと前記蒸発源を接続する前記配管の各セットは個別に駆動できることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の真空蒸着装置において、
前記被処理基板は前記基板保持部によって垂直に保持されていることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の真空蒸着装置において、
前記被処理基板は前記基板保持部によって水平に保持されていることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１１】
被処理基板に蒸着材料を蒸着室において真空中で蒸着する真空蒸着方法であって、
前記蒸着材料を前記蒸着室外に設置された蒸発源室に配置し、
前記蒸発源室を加熱することによって、前記蒸着材料を蒸発させ、
前記蒸発室内には、線状に配列した複数のノズルを有する蒸発ヘッドを配置し、
前記蒸発ヘッドと前記蒸発源室とを柔らかい配管で接続し、
前記前記蒸発ヘッドを前記複数のノズルの配列方向と直角方向に移動させることによって、前記被処理基板に前記蒸着材料を蒸着することを特徴とする真空蒸着方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の真空蒸着方法において、
前記軟らかい配管は、ステンレス４００系、または、ハステロイ、または、スミクリーンMによって形成されたベロー構造を含むことを特徴とする真空蒸着方法。
【請求項１３】
薄膜トランジスタおよび有機ＥＬ層が形成されたＴＦＴ基板を封止基板によって封止した有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
薄膜トランジスタが形成されたＴＦＴ基板上を蒸着室に配置し
前記有機ＥＬ層を形成するための蒸着材料を前記蒸着室外に設置された蒸発源室に配置し、
前記蒸発源室を加熱することによって、前記蒸着材料を蒸発させ、
前記蒸発室内には、線状に配列した複数のノズルを有する蒸発ヘッドを配置し、
前記蒸発ヘッドと前記蒸発源室とを柔らかい配管で接続し、
前記前記蒸発ヘッドを前記複数のノズルの配列方向と直角方向に移動させることによって、前記被処理基板に前記蒸着材料を蒸着することによって、前記有機ＥＬ層を形成することを特徴とする真空蒸着方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１０５９６２（Ｐ２０１１−１０５９６２Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５８９６３（Ｐ２００９−２５８９６３）
【出願日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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