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1、(10)申请公布号 CN 103966554 A (43)申请公布日 2014.08.06 CN 103966554 A (21)申请号 201410037012.1 (22)申请日 2014.01.26 2013-016271 2013.01.31 JP C23C 14/24(2006.01) C23C 14/54(2006.01) C23C 14/12(2006.01) (71)申请人 日立造船株式会社 地址 日本大阪府 (72)发明人 大工博之 (74)专利代理机构 北京信慧永光知识产权代理 有限责任公司 11290 代理人 鹿屹 李雪春 (54) 发明名称 真空蒸镀装置和真空蒸镀方法 。
2、(57) 摘要 本发明提供能提高有机 EL 膜整体的厚度均 等性的真空蒸镀装置和真空蒸镀方法。真空蒸 镀装置包括 : 引导通道, 输送利用蒸发源得到的 蒸发材料 ; 以及释放构件, 向被蒸镀构件释放从 引导通道流入的蒸发材料。释放构件包括 : 分散 容器 (7), 用于扩散蒸发材料 ; 以及多个喷嘴构件 (8), 朝向被蒸镀构件突出设置, 且在前端具有用 于向被蒸镀构件释放蒸发材料的收缩开口部。各 喷嘴构件 (8) 具有喷嘴构件 (8) 的内直径 (D)、 喷 嘴构件(8)的长度(L)和收缩开口部(8a)的直径 (D )。释放构件具有调整各喷嘴构件 (8) 的蒸发 材料的流量的装置 (13),。
3、 以使各喷嘴构件 (8) 的 蒸发材料的流量为规定值。喷嘴构件 (8) 的内直 径 (D)(mm)、 喷嘴构件 (8) 的长度 (L)(mm) 和收缩 开口部的直径 (D )(mm) 满足关系式 : L 9D 且 D 2.7D2/L, 或者 L2.7D2/L、 或者LD/3, 则从各喷嘴构件的收缩开口部向 被蒸镀构件释放的蒸发材料的扩散程度不遵从 cosn 定则。因此, 从各喷嘴构件的收缩开 口部释放的蒸发材料不充分向被蒸镀构件的表面扩散而堆积。其结果是, 蒸发材料堆积于 被蒸镀构件的与各喷嘴构件的收缩开口部相对的区域的量变得过多, 膜厚的均等性下降。 0050 在此, 图3表示满足式 (1)。
4、 时从收缩开口部释放的蒸发材料的角度分布的一例。 图 4 表示不满足式 (1) 时从收缩开口部释放的蒸发材料的角度分布的一例。图中的横轴表示 蒸发材料从收缩开口部的喷嘴中心的放射角度, 纵轴表示与放射角度相对应的蒸发材料的 释放量。图中的实线是 cosn 曲线, 黑点表示与各放射角度相对应的蒸发材料的量。 0051 放射角度是指, 在图 5 和图 6 所示的装置的情况下, 在图 9 所示的放大了收缩开口 部 8a 附近的剖视图中, 蒸发材料 2 从喷嘴构件 8 的收缩开口部 8a 分别向正上的方向 (基板 5 的方向) 的左右扩展的角度 。放射角度 最大是 90。例如放射角度 为 45是 指,。
5、 蒸发材料 2 从喷嘴构件 8 的收缩开口部 8a 分别向正上的方向的左右扩展 45的角度、 即实质上以 90的角度从收缩开口部 8a 向基板 5 释放蒸发材料 2。 0052 图 3 表示 L=30mm、 D=7mm、 D =2mm 的情况, 在 L9D 时满足 D D/3。这时, 如图 3 所示, 得到了沿着 cosn 曲线的角度分布。另一方面, 图 4 表示 L=30mm、 D=7mm、 D =4mm 的 情况, 在 L9D 时不满足 D D/3。这时, 如图 4 所示, 在比放射角度为 20附近小的区域, 得到了从 cosn 曲线大幅偏离的角度分布。 0053 图 3 和图 4 表示在。
6、 L9D 时从收缩开口部释放的蒸发材料的角度分布的一例, 但是 在 L 9D 时也表示与图 3 和图 4 相同的倾向。具体地说, 在 L 9D 时满足 D 2.7D2/L 的情况下, 如图 3 所示, 在所有的区域得到了与 cosn曲线近似的角度分布。在 L 9D 时不 满足 D 2.7D2/L 的情况下, 如图 4 所示, 在放射角度小的区域得到了从 cosn 曲线大幅 偏离的角度分布。 0054 在L的尺寸比D的尺寸足够大时, 蒸发材料的分子与喷嘴内壁碰撞的概率变高。 因 此, 从收缩开口部释放蒸发材料的分子变得困难, 且在从收缩开口部释放的蒸发材料的分 子中, 沿着喷嘴的内壁的方向释放的。
7、蒸发材料的分子的比例增大。 即, 在从喷嘴收缩开口部 释放的蒸发材料的分子中, 朝向喷嘴正上方释放的蒸发材料的分子的比例增大。 其结果是, 由收缩开口部释放的蒸发材料不扩散的倾向变大。喷嘴变得越长该倾向越明显。 0055 对此, 在本发明中, 即使在 L 的值比 D 的值足够大的 L 9D 时, 也能够通过使收缩 开口部的直径 D 小到 2.7D2/L 以下从而增大与收缩开口部碰撞的蒸发材料的分子的比例, 以使从收缩开口部释放的蒸发材料扩散, 从而使蒸发材料的扩散程度接近 cosn 曲线。 0056 即使在使用满足上述的式 (1) 且具有大致相同的形状和尺寸的多个喷嘴构件时, 也因分散容器的多。
8、个喷嘴构件的配置方式、 引导通道与分散容器的连接位置、 分散容器的 形状等, 发生释放的蒸发材料的量在各喷嘴构件之间存在差异。 0057 因此, 在本发明的真空蒸镀装置中, 使用包括上述的喷嘴构件的释放构件, 并设置 调整各喷嘴构件中的蒸发材料的流量的装置以使各喷嘴构件中的蒸发材料的流量为规定 值。例如设置能够调整各喷嘴的分散容器侧的基部附近的开口程度的机构 (例如针阀或者 能够滑动的遮挡板) , 作为上述的装置。 0058 设定对各喷嘴构件调整的规定的流量, 以减少上述的差异。 例如, 在使用满足上述 的式 (1) 且具有大致相同的形状和尺寸的多个喷嘴构件时, 在实际使用装置之前, 预先对 。
9、说 明 书 CN 103966554 A 6 5/7 页 7 用于减少上述的差异的膜厚分布进行模拟, 由此得到规定的流量。通过合成从各喷嘴构件 的收缩开口部向被蒸镀构件释放的蒸发材料的量和扩散程度来得到膜厚分布。 0059 能够通过使用满足上述的式(1)的喷嘴构件(收缩开口部的直径的尺寸固定), 并 调整各喷嘴构件内部的流量, 来精确地调整从喷嘴构件的收缩开口部向被蒸镀构件释放的 蒸发材料的量和扩散程度。其结果是, 能够大幅提高在被蒸镀构件的表面堆积蒸发材料而 形成的膜整体的厚度均等性。在本发明中, 能够在固定释放构件和被蒸镀构件的状态下得 到大致均等的膜。 0060 例如可以使用测量从各喷嘴。
10、构件释放的蒸发材料的量的装置, 来确认是否将喷嘴 构件的流量调整为基于模拟的值。优选的是, 测量从各喷嘴构件释放的蒸发材料的量的装 置是测量形成于喷嘴构件的出口 (收缩开口部) 的正上方的蒸镀膜的厚度的膜厚检测装置。 膜厚检测装置可以列举石英振子型的膜厚检测传感器。 膜厚检测传感器分别设置于各喷嘴 构件的出口 (收缩开口部) 的正上方。在实际使用时撤去测量蒸镀膜的厚度的装置。 0061 本发明的真空蒸镀方法是使用了真空蒸镀装置的方法, 真空蒸镀装置包括 : 蒸发 源, 加热用于形成有机 EL 膜的蒸镀材料从而得到蒸发材料 ; 引导通道, 输送利用蒸发源得 到的蒸发材料 ; 以及释放构件, 向被。
11、蒸镀构件释放从引导通道流入的蒸发材料。 释放构件包 括 : 分散容器, 用于扩散蒸发材料 ; 以及多个喷嘴构件, 朝向被蒸镀构件突出设置, 并在前 端具有用于向被蒸镀构件释放蒸发材料的收缩开口部。 0062 并且, 各喷嘴构件使用在上述的本发明的真空蒸镀装置中所使用的喷嘴构件。并 且, 利用上述的本发明的真空蒸镀装置中的调整各喷嘴构件中的蒸发材料的流量的装置, 进行各喷嘴构件中的蒸发材料的流量的调整。 0063 由此, 能够容易且精确地调整从设置于分散容器的多个喷嘴构件的收缩开口部向 被蒸镀构件释放的蒸发材料的量和扩散程度。其结果是, 能够大幅地提高在被蒸镀构件的 表面堆积蒸发材料而形成的膜整。
12、体的厚度均等性。 0064 优选的是, 基于测量从各喷嘴构件释放的蒸发材料的量而得到的测量结果, 进行 上述的蒸发材料的流量调整。由此, 能够调整为预先利用膜厚分布的模拟求得的规定的流 量。 0065 优选的是, 基于测量形成于喷嘴构件的出口 (收缩开口部) 的正上方的蒸镀膜的厚 度而得到的测量结果, 进行上述的蒸发材料的量的测量。能够通过利用石英振子型的膜厚 检测传感器这样的膜厚检测装置等测量蒸镀膜的厚度, 从而容易地求出从喷嘴构件释放的 蒸发材料的量。 0066 在此, 参照图 5 和图 6 对本发明的真空蒸镀装置的一个实施方式进行说明。 0067 如图 5 所示, 真空蒸镀装置 1 包括。
13、 : 作为蒸发源的坩埚 3, 加热用于形成有机 EL 膜 的蒸镀材料 2 而得到蒸发材料 ; 引导通道 4, 输送利用坩埚 3 得到的蒸发材料 ; 以及释放构 件 6, 将从引导通道 4 流入的蒸发材料向作为被蒸镀构件的基板 5 释放。释放构件 6 包括 : 作为分散容器的大致圆柱状的歧管 7, 用于扩散蒸发材料 ; 以及多个喷嘴构件 8, 朝向基板 5 突出设置。 0068 此外, 真空蒸镀装置1包括 : 基板托架5a, 用于保持基板5 ; 加热器10, 作为对放入 了蒸镀材料 2 的坩埚 3 进行加热的装置 ; 闸门 11, 作为对从各喷嘴构件 8 向基板 5 释放蒸 发材料的路径进行开关。
14、的装置 ; 以及膜厚检测传感器 12, 作为对形成于基板 5 表面的蒸镀 说 明 书 CN 103966554 A 7 6/7 页 8 膜 (制造的有机 EL 膜) 的厚度进行测量的装置。构成真空蒸镀装置 1 的上述的各种构成构 件被容纳在蒸发容器 9 内。真空蒸镀装置 1 连接有用于使蒸发容器 9 的内部成为真空状态 的除气装置。除气装置例如使用真空泵。 0069 如图 6 所示, 多个喷嘴构件 8 沿着大致圆柱状的歧管 7 的轴向等间隔地配置为一 列。各喷嘴构件 8 在前端具有用于向基板 5 释放蒸发材料的收缩开口部 8a。多个喷嘴构件 8 具有彼此大致相同的形状和尺寸。各喷嘴构件 8 的。
15、形状呈大致圆筒状, 收缩开口部 8a 的 形状呈大致圆形。各喷嘴构件 8 具有喷嘴构件 8 的内直径 D、 喷嘴构件 8 的长度 L 和收缩开 口部 8a 的直径 D 。 0070 喷嘴构件 8 的内直径 D(mm)、 喷嘴构件 8 的长度 L(mm) 和收缩开口部 8a 的直径 D (mm) 满足以下关系式 (1) : 0071 L 9D 且 D 2.7D2/L, 或者 L9D 且 D D/3。 0072 释放构件 6 具有前端部为大致圆锥状的针阀 13, 作为调整各喷嘴构件 8 的蒸发材 料的流量的装置, 以使各喷嘴构件 8 的蒸发材料的流量为规定值。更具体地说, 针阀 13 分 别设置于。
16、多个喷嘴构件8, 且在各喷嘴构件8的分散容器7侧的基部的开口附近配置成能够 调整开口的程度。通过这样配置, 能够精确地调整从歧管 7 向各喷嘴构件 8 的内部供给的 蒸发材料的流量。其结果是, 能够不改变收缩开口部 8a 的直径而精确地调整从收缩开口部 8a 释放的蒸发材料的量。 0073 在图 5 和图 6 所示的装置中, 在确认是否将各喷嘴构件 8 的流量调整为基于模拟 的值时, 例如图 7 所示, 只要在各喷嘴构件 8 的出口 (收缩开口部 8a) 的正上方设置作为膜 厚检测装置的石英振子型的膜厚检测传感器 14 即可。这时, 为了不受从相邻的喷嘴构件 8 释放的蒸发材料的影响, 设置用。
17、于隔离各喷嘴构件8的隔离壁15。 膜厚检测传感器14和隔 离壁 15 在检测膜厚时设置并在实际使用时撤去。 0074 以下示出使用了本实施方式的真空蒸镀装置的真空蒸镀方法的具体例。 0075 使用图 5 和图 6 所示的真空蒸镀装置, 并在歧管 7 的中央部配置坩埚 3 和引导通 道 4。各喷嘴构件 8 的长度 L 是 30mm, 各喷嘴构件 8 的内直径 D 是 7mm, 收缩开口部 8a 的 直径 D 是 2mm。喷嘴构件 8 的收缩开口部 8a 与基板 5(尺寸为 100mm100mm) 的间隔是 50mm。在释放构件 6 中, 以规定的间隔配置 16 个喷嘴构件 8。 0076 预先以。
18、的蒸镀速率, 以膜厚均等性为3%以下的方式进行膜厚分布的模 拟, 从而求出蒸发材料从各喷嘴构件 8 的适当的释放量。 0077 膜厚分布的模拟例如通过以下的步骤进行。 0078 从一个喷嘴释放的蒸发材料按 cosn 定则扩散。求出因这样的扩散而附着于基 板的蒸发材料的量、 即利用一个喷嘴释放的蒸发材料在基板的表面形成的膜厚分布。例如 使用已知的方法 (例如参照新版真空手册, ULVAC 株式会社编, 250 页) 通过计算求得膜厚分 布。 0079 分别针对各喷嘴求出上述的蒸发材料的附着量 (膜厚分布) 。在基板各部分对从各 喷嘴到达基板的蒸发材料的附着量进行积分。 求出基板各部分的蒸发材料的。
19、附着量的积分 值的最大值和最小值, 从而通过以下的公式来求得膜厚均等性。 0080 膜厚均等性 (%)=( 最大值 - 最小值 )/( 最大值 + 最小值 )100 0081 并且, 逐渐改变蒸发材料从各喷嘴的释放量, 从而求出膜厚均等性为 3% 以下的 说 明 书 CN 103966554 A 8 7/7 页 9 蒸发材料的释放量。 0082 在喷嘴构件 8 的出口 (收缩开口部 8a) 的正上方设置石英振子型的膜厚检测传感 器 14, 并设置隔离各喷嘴构件 8 的隔离板 15。 0083 接着, 向真空蒸镀装置1的坩埚3内投入作为蒸镀材料的三(8-羟基喹啉)铝(以 下称为 Alq3)。利用。
20、膜厚检测传感器 14 测量从各喷嘴构件 8 释放的蒸发材料的量。基于该 测量结果, 以成为通过模拟求得的规定的流量的方式, 调整设置于喷嘴构件 8 的分散容器 侧的基部附近的开口部的针阀 13。 0084 撤去石英振子型的膜厚检测传感器 14。之后, 以的蒸镀速率在基板 5 上 生成 Alq3 的蒸镀膜。这时, 能够将蒸镀膜的膜厚均等性保持在 3% 以内。 0085 在本实施方式中, 歧管 7 的形状呈大致圆柱状, 但是歧管 7 的形状不限于此。例如 也可以是大致椭圆柱状或者是大致四角柱状等大致多角柱状。 0086 在本实施方式中, 等间隔地将多个喷嘴构件8配置为一列, 但多个喷嘴构件8的配 。
21、置方式不限于此。例如也可以并排配置多列。 0087 在本实施方式中, 作为调整各喷嘴构件 8 的蒸发材料的流量的装置使用了针阀 13, 但是也可以替代针阀 13, 而如图 8 所示, 使用大致圆板状的遮挡板 23。通过使与遮挡板 23 的端部连接的旋转轴 23a 旋转, 而使遮挡板 23 滑动, 来调整喷嘴构件 8 的开口程度。 0088 并且, 虽然在图 8 中使用了大致圆板状的遮挡板 23, 但是只要是能够调整喷嘴构 件 8 的开口程度的形状, 遮挡板 23 的形状也可以是大致圆板状以外的形状。 说 明 书 CN 103966554 A 9 1/5 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103966554 A 10 2/5 页 11 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103966554 A 11 3/5 页 12 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103966554 A 12 4/5 页 13 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103966554 A 13 5/5 页 14 图 9 说 明 书 附 图 CN 103966554 A 14 。