专利名称：用于真空蒸镀和有机电荧光器件的设备和方法
技术领域：
本发明涉及在一基片上电荧光材料的真空蒸镀技术，以便形成一电荧光器件。更具体地，本发明涉及为完成电荧光材料的真空蒸镀而设计的一设备和方法，也涉及由此产生的一有机电荧光器件。
为进行真空蒸镀，广泛地使用一真空喷镀系统，该系统总的包括一真空室，该真空室具有在该真空室内以相互面对面关系配置的一蒸气源和一基片。在用这真空蒸镀系统将真空室抽成真空之后，对蒸发源加热以熔化和蒸发，或者升华蒸发，由于产生蒸发源的一气相，然后蒸镀在该基片的一表面上形成一蒸镀的薄膜。为了加热蒸发源，已采用了许多方法，例如电子束辐射，其中朝着蒸发源加速电子以加热它；电阻加热，其中对构造成在用一高熔点金属例如钨或钼制成的一蒸发皿(boat)形式中一电阻元件接通电源，同时将蒸发源放置在蒸发皿上等等。在蒸发源被加热之后从蒸发源发散出的蒸气分子沿垂直于蒸发源的方向直线喷出，在蒸气分子喷出的空间里保持真空，蒸气分子将前进几十公尺的一平均自由行程，直线运行的蒸气分子随后蒸镀在一基片上，该基片与蒸发源面对面地配置。
如以上所讨论的，由于蒸气分子沿垂直于蒸发源的一方向直线喷出，从而蒸气分子以这样一方向直线运行，因此如
图14中的箭头所示散射在所有方向。如果以标号“3”标记的基片有一平表面，那么蒸发源2到基片3的一中心区域的距离d1不同于从蒸发源到基片3的一端区域的距离d2，从而基片3的中心区域上蒸发材料的蒸镀数量和基片3的端部区域上蒸发材料的蒸镀数量就不相等，造成的问题是在基片3的表面上形成的薄膜厚度变得不均匀。
同样，由于来自蒸发源2的蒸气分子以这样的一方向直线运行从而在所有方向散射，就有显著数量的蒸气分子不朝向基片3运行和不蒸镀在基片3的表面上或不参于在基片表面上形成薄膜，从而造成材料的浪费。因此，遇到许多问题，在蒸发源中所使用的材料的利用率低，即生产率低，以及其中在基片3的表面上形成薄膜的膜附着速率也低。
某些不蒸镀在基片上的蒸气分子附着在真空室的内壁表面上。如果使用相同的真空室进行真空蒸镀，并将材料从一个变换成另一个，那么不同材料的真空蒸镀造成再加热和因此再蒸气先前已经已附着在真空室内壁表面上的材料最终被混和，污染了那时被真空蒸镀的薄膜，造成所产生的薄膜的纯度的下降。
另外，如果以上述方法使材料附着在真空室的内壁表面上，就产生这样一个问题，即真空室被释放至大气环境，就使外界空气的湿气和气体分子被吸收在附着的材料中并到达这样的程度，以致阻碍真空室保持真空。同样，可能造成这样一问题，即大气中的湿气和气体分子被吸收在附着的材料中，造成附着的材料以细分的鳞片状碎片的形式最终与真空室的内壁表面分离，这些碎片也构成了基片和熔埚，例如蒸发皿的污染的原因。
考虑到一有机材料例如一有机电荧光材料要求在真空蒸镀期间所用的加热温度相对较低，没有蒸镀在基片3上以及易于附着在真空室的内壁表面上的某些蒸气分子，并且附着在真空室内壁表面上的蒸气分子，并且附着在真空室内壁表面上的蒸气分子易于蒸发。因此，很可能产生与在真空室的内壁表面上附着的这些蒸气分子相关联的许多问题。
通常在一基片上陆续的叠层和蒸镀诸有机薄膜以形成一有机薄膜元件以致展现各种功能。当它成为有机电荧光(EL)器件时，该有机电荧光器件通常是一成层结构，其中诸有机薄膜陆续成层在基片上的一透明电极上。陆续地真空蒸镀许多有机材料制造这样的成层结构。由于已经公布了Tang等人于1988年9月6日申请的、并转让给Eastman Kodak公司的美国专利号4,769,292的专利，大量地采用在真空蒸镀期间将少量电荧光材料搀入一有机主材料的方法。作为例子，对于形成绿色元件，公知用共蒸镀方法将五吖啶酮(quinacridone)挽入主材料，主材料是一个Alq3(三(8-羟基喹啉)铝)层的形式，在共蒸镀方法中同时真空蒸镀五吖啶酮。同样，为了形成一高效率有机EL器件，也公知共蒸镀输送有机材料和一接受体(acceptor)的一孔，用以提高从一阳极的孔注射效率，还共蒸镀电子输送有机材料和一供体(donor)例如Li形成一电子注射层。
在那些真空蒸镀有机材料的薄膜形成方法中，一通常方法是在一单个真空室内设置两个或多个蒸发源以进行真空蒸镀，但是在进行这共蒸镀之中，掺杂物的浓度是决定所产生的薄膜的性能的一重要因素。换句话说，在有机材料的情况下，它们蒸发的温度是较低的，即使进行一双蒸镀，经常发生两个蒸发源的各蒸发温度相互很接近。在其中一个有机材料附着在例如真空室的一壁上的场合，再加热和随后再蒸发附着在真空室壁表面上的有机材料，这将有害地影响了在最终形成的薄膜内的搀杂浓度。因此，即使在这情况下，很可能发生与某些蒸气分子不蒸镀在基片上而附着在真空室内壁表面上的与附着相关联的这些问题。
已开发出的本发明克服了上述缺点。
因此，本发明的一目的是提供了真空蒸镀设备，其中，当要蒸镀一有机材料时，能够以一高的薄膜附着速率将有机材料蒸镀成一均匀的薄膜厚度，并以一高生产率蒸镀，其中能进行一高纯度真空蒸镀，同时在真空室内一蒸发物质的附着最小和在真空室内维持高度真空。
为达成以上和其它目的，本发明提供了一真空蒸镀设备，该设备包括具有多个蒸发源和一个加热器的一真空室，加热器用于加热诸蒸发源，以在该真空室内在至少一个基片的一表面上完成真空蒸镀，其中至少一个蒸发源利用一有机材料。蒸发源和基片相互面对的空间由一热壁包围，该壁被加热至该有机物将附着又不分解的温度。加热蒸发源同时蒸发源和基片相对运动，使有机材料蒸镀到基片的表面上。
最好是，加热蒸发源并同时使蒸发源和热壁相对运动，使蒸镀实施在基片的表面上。
为了进行基片和蒸发源之间的相对运动，真空蒸镀设备较佳地包括一基片输送装置，用于使基片相对于蒸发源运动。该基片输送装置能控制基片的运动速度。最好，基片输送装置可具有使基片沿一圆形路线运动的功能。
用本发明的真空蒸镀设备加工的基片可以是从一供应辊朝一卷取辊输送的一长带。
在本发明的一较佳实施例中，真空室可具有与其流体相连的至少一辅助室。该辅助室能被抽成真空。在这设计中，在真空室和辅助室之间有选择地放入或不放入其中一个蒸发源。
邻近基片的热壁的一顶部开口较佳地具有在垂直于基片运动方向的一方向的一宽度，该宽度在大于沿垂直于基片运动方向的一方向测量的基片宽度的20％的一数值至小于该基片宽度20％的一数值的范围内。并且，热壁较佳地包围蒸发源和基片在其中相互面对的空间的60％至90％。
在另一较佳实施例中，热壁面对蒸发源和基片在其中相互面对的空间的一表面由很难与有机材料起反应的一种材料制成。
本发明还提供通过在一真空室内加热诸蒸发源在至少一基片的一表面上真空蒸镀多种材料的一方法。该方法包括将一有机材料用作为至少一蒸发源；将一热壁加热到有机物将不会附着又不分解的这样一温度；加热诸蒸发源，同时相互面对的诸蒸发源和基片被该热壁包围；以及使基片和诸蒸发源相对移动。用作蒸发源的有机材料可是一有机电荧光材料。
而且本发明提供用以上所讨论的真空蒸镀方法在一基片的一表面上蒸镀多种有机电荧光材料而形成的一有机电荧光器件。
从以下参照诸附图对本发明的诸较佳实施例的叙述使本发明的上述和其它目的和特点将变得更明了，在各附图中相同的部分用相同的标号表示，在附图中图1是按照本发明第一实施例的一真空蒸镀设备的示意纵向剖视图；图2A是按照本发明第二实施例的真空蒸镀设备的示意立体图；图2B是与图2A类似的示图，但示出了它的改进型；图3是按照本发明第三实施例的真空蒸镀设备的示意立体图；图4A是按照本发明第三实施例的一部分真空蒸镀设备的示意纵向剖视图；图4B是图4A中的那部分真空蒸镀设备的示意立体图；图5是按照本发明第四实施例的一部分真空蒸镀设备的立体图；图6是按照本发明第五实施例的真空蒸镀设备的立体图；图7是按照本发明第六实施例的真空蒸镀设备的示意纵向剖视图；图8是按照本发明第七实施例的真空蒸镀设备的示意纵向剖视图；图9A，9B，9C和9E是图8中一部分真空蒸镀设备的示意纵向剖视图，示出了它的操作顺序步骤；
图10是图8中所示真空蒸镀设备的另一部分的放大示意立体图；图11是图8中所示真空蒸镀设备的一不同部分的放大示意立体图；图12是图10中所示的那部分真空蒸镀设备的示意剖视图；图13A是本发明第七实施例的真空蒸镀设备的一改进型的示意立体图；图13B是图13A中所示的改进的真空蒸镀设备的示意俯视图；图14是示出蒸气分子从一蒸发源到一基片的前进方式的示意图。
本申请是在日本于2000年6月22日提出的专利申请号2000-187582的基础上提出的，该整个专利申请已被援引在此以供参考。
第一实施例(图1)参阅示出了按照本发明第一实施例的一真空蒸镀设备的图1，其中所示的一真空室1包括一支承基座16和罩在支承基座16上的一真空容器17。支承基座16具有在其上形成的一通气孔18，该通气孔通过一闸阀19与一真空泵20连接，闸阀和真空泵位于支承基座16的与真空容器17相反的一侧上。在所示的实施例中，采用一开放端中空体5作为包围一真空源2和一基片3在其中彼此相对的一空间的一壁4，该敞开端中空体安装在支承基座16上，并位于真空室1之内。包围蒸发源2和基片3在其中彼此相对的空间的壁4可以不一定限制于一圆筒形结构的中空体5，但可由任何适当形状的一管形体形成，例如一多边形或一圆锥形，以及可以包含多个装配在一起后呈现为一管形的多个分离开的壁段。夹套加热器21螺旋形地包绕在中空体5外部周围，并通过固定于支承基座16的导电接头件22与一电源23电连接，从而夹套加热器21能够通电以加热中空体5。
具有高熔点的一金属蒸发皿形的一加热元件24设置于中空体5内的一下部区域内。加热元件24的两相对端与向内延伸通过真空容器17和通过中空体5的从而终止于加热元件24的附近的各自的导电接头件25电连接。导电接头件25又与一电源26电连接，从而加热元件24由来自电源26的电功率进行电阻加热。多根支撑杆27设置于中空体5的外部，并竖直在支承基座16上，从而垂直于支承基座16向上延伸，还在诸支撑杆27的顶部安装有一基片支承件28。该基片支承件28固定于诸支撑杆27的各自的顶端，以致呈一水平状态，以及基片支承件28的一中心部分设置在中空体5的顶端开口之上，并与中空体5内的加热元件24对齐，该中心部分被穿孔，以形成一蒸镀窗口29。
就所示的实施例来说，在中空体5内的下部区域仅设置了加热元件24，因此仅可加热一个蒸发源2以便蒸发。但是，可在中空体5内的下部区域设置多个加热元件24，从而接受不同的蒸发源2，从而可以一次一个地加热不同的蒸发源2，以实现在一单个基片上的那些蒸发源2的共蒸镀。
在采用本发明的多个蒸发源2的场合，至少其中一个蒸发源2使用一有机材料。该有机材料可以是一有机电荧光材料(在下称为“有机EL材料”)，例如包括三-(8-羟基喹啉)铝络合物、奎吖啶酮、红萤烯C41H26、N，N＇-双(3-甲基苯基)-(1，1＇-联苯)-4，4＇-二按(TPD)，4，4＇-双[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯(α-NPD)，红菲绕啉(bathophenanthroline)，浴铜灵(bathocuproine)，以及，恶二唑(oxadiazole)。当要蒸镀EL时，除了有机EL材料之外可以部分利用金属。因此，多个蒸发源2中的一个或多个可以使用除了有机材料之外的例如金属，它们可以与有机材料的蒸镀同时蒸镀。作为有机材料之外的材料，可以使用锂、铯、氟化锂和至少含有它们中的一个的合金。并且，具有在其上要蒸镀有机EL材料或其它材料的一表面的基片3可是玻璃、金属或合成树脂制成的一板，因此不限制于一具体材料。
但是，应注意到按照本发明的真空蒸镀设备不一定限制于使用以上讨论的有机EL材料作为蒸发源的型式，即使利用例如在一太阳能电池中、一光电转换层中所采用的一种有机材料形式的蒸发源2，它也能令人满意地工作。利用来形成光电转换层的有机材料例如包括二萘嵌苯衍生物、酞花青衍生物、奎吖啶酮衍生物等。
在使用时，蒸发源2放在加热元件24上，该加热元件又放在中空体5的下部中心区域，基片3放置在基片支承件28上，同时其一下表面通过蒸镀窗口29向下暴露。以这方式，基片3和蒸发源2相对设置。然后驱动真空泵20，将真空室1抽真空到达一真空状态，然后加热器24通电以加热蒸发源2，另一方面，夹套加热器21通电，加热中空体5。当蒸发源2这样被加热同时真空室已处于真空状态时，蒸发源2熔化和蒸发或升华产生蒸气。如此从蒸发源2产生的蒸气分子31沿垂直方向从蒸发源2沿直线喷出，然后在各种方向沿直线前进。
如以上所讨论的，某些蒸气分子31朝基片3直线前进，蒸气分子31的其余部分偏离基片3的诸方向沿直线运行。但是，由于在蒸发源2和基片3之间的、蒸气分子在其中运行的一空间被中空体5包围，因此蒸气分子3被限制在中空体5内，会在偏离基片3的各自诸方向运行的蒸气分子31的其八部分没有散开引入歧途，而是由中空体5的一内壁表面反射之后朝基片3前进，因此，可使从蒸发源2产生的大部分数量的蒸气分子31到达和被蒸镀在基片3的表面上，从而参加一薄膜的生形。
因此，可以将材料浪费降至最小的程度，能提高蒸发源2的材料利用率以实现用一高生产率进行蒸镀，以及能提高在基片3的表面上生成薄膜的速率。由于从中空体5的内壁表面反射的蒸气分子31从各个方向蒸镀在基片3的表面的各个区域，从而能使基片3的表面各区域的蒸镀数量均匀，可以生成其厚度均匀的薄膜。
同样，由于如此被加热的中空体5形成一热壁，即使蒸气分子31附着在中空体5的表面上，该附着的物质能被中空体5再加热而蒸发，不可能附着在中空体5的表面上。这样，就可避免蒸发源2的材料附着在中空体5的表面上，由于从蒸发源2发射的蒸气分子31被限制在中空体5之内，可以使真空室1的内壁表面上的附着减至最小。因此，在利用相同的真空室1、使用不同的材料进行真空蒸镀的场合，甚至在真空蒸镀期间一个在一个之后地顺序加热不同材料时，真空室1的表面不附着在加热时被再次蒸发的一类材料(或者如果存在也只有少量)。因此，由真空蒸镀而形成的一蒸镀薄膜不被污染，可以形成一种高纯度的薄膜。同样，由于吸收有空气中所含有湿气和气体分子的任何附着的材料不存在于中空体5和真空室1的表面上(或者如果存在也只有少量)，就能消除将真空室保持在真空状态所述到的困难。
例如在本发明的事例中、将有机材料例如有机EL材料用作蒸发源2的场合，由于有机材料蒸发的温度较低，不蒸镀在基片3上的某些蒸气分子易于附着在中空体5上。但是，以上述方式对中空体5的加热有效地避免了这种附着。同样，在基片3上形成的有机EL薄膜是厚度为几百纳米的一薄膜和严格要求薄膜的纯度的场合，由于能如上所述的形成高纯度薄膜，因此本发明在蒸镀有机EL材料方面特别有效。
在将中空体5逐渐加热到不会使蒸发源2的材料附着的温度时，中空体5被加热的温度较佳地等于或超过真空蒸镀所采用的一降低的压力下蒸发源2被蒸发的温度(蒸气或升华温度)。虽然可以不具体规定中空体5的温度中的上限，基本条件是在加热的温度下蒸发源2的材料不分解，因此一般推荐中空体5的加热温度的上限等于形成蒸发源2的有机EL材料的蒸发的温度加100℃。由于这有机EL材料的蒸发温度在约50到300℃的范围内，所以中空体5的加热温度通常设立为在约100到400℃范围内的一数值。应注意到，虽然在图1所示的实施例中采用固定包绕在中空体5周围的夹套加热体21型式的中空体5的蒸发源，例如也可采用从一卤灯的辐射加热。
在可以适当选择真空室1抽成真空所到达的压力时，该压力值必须是足够允许从蒸发源2发散出的蒸气分子31到达基片3而不碰撞真空室1内存在的气体分子的一数值，也就是说允许气体分子运行几十厘米的一平均自由行程，所选择的一数值等于或低于0.01帕。真空室1内的压力越低越好，理想地是0帕。在图所示的实施例中，邻近基片3所形成的中孔体5的顶部开口的宽度在一宽度范围内，该宽度范围是从大于基片3的宽度的10％的一宽度到小于基片3的宽度的10％的一宽度。
第二实施例(图2A和2B)参阅示出本发明第二实施例的图2，真空室1中容纳有一排多个(例如3个)正方形横剖面结构的中空体5。这些中空体5成一排地安装在一总体为矩形的支承基座33上，并适合于被各个螺旋状包绕在外部周围的夹套加热器21加热。一加热元件24设置在各中空体5的一下部区域，用于在其中接受要被蒸发的各自的蒸发源2。直接位于在诸中孔体5的各顶部开口之上的是一基片输送装置7，该装置包括一对循环输送带35和35，例如是围绕共用主动辊和被动辊34和34并处于它们之间的循环带。这样，将可看出当主动辊34被驱动时，循环带35和35能够相互一致的沿一个方向运行输送基片3，基片以模跨在循环带35和35的上层带的方式置于循环带的上层带上被连续输送，从而陆续地越过诸中空体5的各自顶部开口。
在按照图2A所示的实施例的真空蒸镀设备中，在真空室1被抽成真空之后，在相应中空体5的下部区域中的各蒸发源2由通电的相关加热元件24加热，同时诸中空体5被相关的夹套加热器21加热，在每个中空体5内从蒸发源2产生蒸气分子31。当由基片输送装置7所携带的基片3陆续地运动通过直接在那些中空体5的诸顶部开口之上各蒸镀位置时，在中空体5中所产生的蒸气分子31蒸镀在基片3的下表面上，以一个在另一个之上的一成层方式在基片3的下表面上顺序形成诸不同材料薄膜。
通过使基片输送装置7输送基片3，从而陆续移动通过直接在诸中空体5的诸顶部开口之上的各蒸镀位置，对于一单个基片可以连续地进行一蒸镀，而不是在一批量的基础上。同样，由于当由基片输送装置7输送的基片3顺序移动通过直接在诸中空体5的诸顶部开口之上的位置时，依靠蒸镀在基片3的下表面上的蒸气分子能够形成一真空蒸镀薄膜，依靠蒸气分子31均匀地蒸镀在基片3的下表面上能够形成一厚度均匀的薄膜。仍然，由于当基片3移动越过诸中空体5的各顶部开口时基片被真空蒸镀，对于放置在诸相关中空体5之内的各蒸发源2采用不同的材料便于形成包括各种材料制成的诸层的一成层结构的薄膜。虽然为了蒸镀在基片3上的有机EL材料具有一发光的功能，如此形成在基片上的薄膜是一成层结构，但是由于如上所述蒸镀能形成一成层结构，因此本发明在真空蒸镀有机EL材料方面特别有效。
考虑到控制基片输送装置7以便能调节循环带35和35运行输送基片3的输送速度达到一任选的速度，可以按需要调节基片3的运动速度。由于蒸镀在基片3上的薄膜厚度取决于基片3的输送速度来调节所要求的基片越过各中空体5的时间，就可以控制生成在基片上的薄膜厚度。
在图2A所示的实施例中，可选择沿垂直于基片3的输送方向的一方向测量的诸中空体5的各顶部开口的宽度W1，使该宽度处于一范围内，该范围是从大于沿垂直于基片3的输送方向的一方向测量的基片3的宽度W2的20％的一数值至小于W2的20％的一数值。如果各中空体5的顶部开口的宽度W1大于这个范围，通过各中空体5的顶部开口和基片3之间的一空间向外散射的蒸气分子31的数量将会增加，造成生产率的下降。相反，如果各中空体5的顶部开口的宽度W1小于这范围，那么朝基片3的侧向端部运行的蒸气分子31的数量将会下降到这样一程度，即，对应于基片的侧向端部的所产生的那些部分的薄膜厚度可能减小，致使难以保证薄膜的均匀厚度。
在所述的本发明的第二实施例中，已示出和叙述了基片3是顺序地输送通过直接位于诸中空体5的诸顶部开口之上的各位置。但是，以本发明的一广义的观点，如果支承一个中空体5用于与基片3的输送相一致地顺序地运动通过诸E2，那么仅一个中空体5而不是多个中空体5就足够了。换句话说，在图2A的实施例中，中空体5的数量可以不限于两个或多个，如果支承单个中空体5用于沿与循环带35和35输送的基片运动相一致的方式、沿与成排的蒸发源2相一致的一方向运动，如图2B所示，那么仅利用一个中空体就可满足了。
(例子)在下列条件下利用图2A所示的蒸镀设备在基片3的下表面上形成诸不同材料薄膜。
·热壁尺寸长50毫米×宽50毫米×高250毫米·热壁材料不锈钢(SUS316)·基片尺寸长50毫米×宽50毫米×厚0.7毫米·基片材料玻璃·蒸发源钨丝＋坩埚蒸发源1CuPc(铜酞花青)250℃(热壁温度)蒸发源2α-NPD(α-萘基苯基联苯二胺(α-napthylphenylbiphenyldiamine))250℃(热壁温度)蒸发源3Alq3(三-(8-羟基喹啉)铝)250℃(热壁温度)·电流对于每个蒸发源5安·基片运行速度2毫米/秒(比较例子)·没有使用热壁。
·其它条件与上述一样。
(评价)·用一指型测厚仪测量薄膜厚度。
→蒸镀速率(生产节拍时间)·在蒸镀之前和之后测量基片重量的变化和坩埚重量的变化。
基片重量的变化/坩埚重量的变化×100→材料利用率(结果)·本发明整个薄膜厚度＝1300埃(蒸镀平均速率＝17.3埃/秒)材料利用率＝35.0％·比较例子整个薄膜厚度＝140埃(蒸镀平均速率＝1.9埃/秒)材料利用率＝4.2％第三实施例(图3，4A和4B)图3，4A和4B示出本发明的第三实施例。在这实施例中，真空室1中包含一圆筒形结构的一开放端中空体5。该中空体5具有在其内安装的多个(例如3个)分隔壁6，形成了相应数量的纵向延伸的平行室37，每个室分别向上和向下敞开形成中空体5的诸顶部开口和诸底部开口。在中空体5内，每个隔壁6具有固定安装在其上的一夹套加热器21，它能将各隔壁6加热到等于中空体5的温度。由分隔壁6分隔的每个室37具有装在加热元件24中的并处于各室的下部区域的一各自的蒸发源2。因此，按照所示实施例的真空蒸镀设备能够容纳其数量等于中空体5内的分隔室37的数量的多个蒸发源2，各蒸发源2和一基片3之间的一空间被限制在中空体5内的相应分隔室37内。夹套加热器21也螺旋形地包绕在中空体的外部周围，以加热中空体，和/或将卤灯38处于真空室1内以提供能够加热中空体5的一加热源。
设置在真空室1内的一基片输送装置7直接处于中空体5的顶部开口之上。利用在这实施例中的基片输送装置7包括一水平载盘39和位于真空室1外部的一驱动电动机40，该电动机通过输出轴31与载盘39传动连接，用于围绕载盘39的几何中心在一水平面内转动载盘。载盘39具有在一圆上排列的多个蒸镀窗29，该圆与载盘39的回转轴同中心。基片3适合于安装在载盘39上并与相应的蒸镀窗口29对齐。
图4A和4B示出了一保持架机构用于可回转地支承载盘39。该保持架机构包括一环形导规43和多个(例如2个)连接臂42，该导规固定支承真空室1内并直接位于中孔体5的顶部开口之上，各连接臂的一端固定于环形导规43，其另一端固定于真空室1的内壁表面。载盘39靠装在其上的圆周排列的诸小脚轮或任何适当的转子44可转动地安装在环形导规43上。以便在环形导规43上沿着该导规运行。
按照图3，4A和4B所示的第三实施例，真空室1被抽成真空之后，相关加热元件24通电，加热相应中空体5的下部区域内的各蒸发源2，同时中空体5和隔壁6被相关夹套加热器21加热，从真空室1内部的、各分隔室37内的诸蒸发源2产生蒸气分子31。另一方面，当基片输送装置7的载盘39围绕输出轴41被驱动时，基片3公转顺序通过直接在分隔室37之上的各蒸镀位置。因此，当载盘39所携带的基片3运动顺序通过直接在分隔室37之上的各蒸镀位置时，在诸分隔室37内产生的蒸气分子31蒸镀在诸基片3的诸下表面上，由此形成蒸镀薄膜。
这样，通过使各基片3运动通过各分割室37的一顶部开口，就可以在各基片3上蒸镀蒸气分子形成在各基片3上的蒸镀薄膜，因此，可以形成厚度均匀的蒸镀薄膜。同样，由于当基片输送装置7输送基片3顺序通过直接在诸分隔室37的诸顶部开口之上的位置，通过在各基片3的下表面上蒸镀蒸气分子31可以形成蒸镀薄膜，因此，对于处在相关分隔室37内的各蒸发源2采用不同材料易于形成一成层结构的薄膜，该成层结构包括各种材料所制成的多层。
在图3，4A和4B中所示的第三实施例并不像在前面图2A的所述实施例那样要求多个中空体5，利用不同材料仍然可以形成成层结构的蒸镀薄膜。因此，可以简化设备。
第四实施例(图5)图5所示的这实施例旨在设计成使在中空体5之上的基片3公转的基片输送装置7。其中所示的基片输送装置7除了环形导规43之外还包括可滚动地搁置在环形导规43上的多个(例如3个)载盘39和通过输出轴41与驱动电动机(未示出，但示出在图4A和4B中)传动连接的一驱动盘45。各载盘39在其外圆周的一部分处搁置在环形导规43上，在其外圆周的一相对部分保持与驱动盘45的外圆周摩擦接触，从而驱动盘45的转动使各载盘39围绕它自己的几何中心转动。这样，显然如此产生的各载盘39的转动也造成各载盘39沿着环形导规43围绕与驱动轴41同中心的一轴线的圆运动。
第五实施例(图6)按照图6所示的本发明第五实施例的真空蒸镀设备基本类似于结合图3，4A和4B所示的第三实施例所述的设备。但是，在图6所示的这实施例中，不采用例如图3中用标号“6”所标注的诸分隔壁，以致从在各加热元件24上的不同材料所喷出的蒸气分子能够同时以混和方式蒸镀在各基片3上。
第六实施例(图7)在基片3可以从长带8形式得到的场合，例如PE或聚乙烯之类的合成树脂制成的一薄膜带，可以有效地使用图7所示的一真空蒸镀设备。在图7的这实施例中的真空蒸镀设备所使用的真空室1包括多个分隔壁4，这些分隔壁相互协作形成了在相邻分隔壁4之间的诸平行室，这些室都向下和向上敞开。各个分隔壁4具有固定在其上的一各自的夹套加热器21，用于加热相应的分隔壁4，加热元件24处于各分隔室37的下部区域，并在蒸发源2安装在加热元件24上之后可固定在适当位置。
用一分隔顶板46将真空室1的内部分为上层和下层，分隔顶板具有在其上形成的、处于诸分隔室37之上一位置处的一蒸镀窗口47。一对辊子9和10处于形成在分隔顶板46之上的上层内。其中一只辊子，即辊子9具有卷绕在其周围的一卷长带8，而另一辊子10用来卷绕已从供应辊9向外拉出的长带8的长度。在供应和卷绕辊9和10之间设置一支撑辊48，支撑辊用其一外部与蒸镀窗口47对齐并处于蒸镀窗口47之内。长带8从供应辊9延伸到卷取辊10，其一大致中间部分绕过支撑辊48，从而通过蒸镀窗口47面对蒸发源2。
按照图7所示的第六实施例，在真空室1由真空泵20抽成真空之后，通过对相关加热元件24通电而加热处于相应分隔室37的下部区域内的各蒸发源2，同时相关夹套加热器21加热分隔壁4，从在真空室1内部的、处于各分隔室37内的蒸发源2产生蒸气分子。另方面，连续地从供应辊9通过支撑辊48朝卷取辊10输送长带8，当一部分长带8沿着面对蒸镀窗口47的支撑辊48的圆周部分移动时，在分隔室37内的蒸气分子31蒸镀在长带8上形成蒸镀薄膜。
由于如上所讨论的，蒸镀薄膜可以形成在长带8的表面，同时长带连续地从供应辊9朝卷取辊10运行，因此可以在长带8的长度上形成厚度均匀的蒸镀薄膜。同样，可调节地控制辊9和10的转动速度，通过控制辊9和10的转动速度就可改变长带卷绕速度，从而能够调节长带8的运动速度，因此能够控制形成在长带8上的薄膜厚度，同时能以高速进行镀膜。
应该注意，在上述任何一个实施例中，已叙述了基片或诸基片3相对于蒸发源2运动。但是，同样可以应用诸蒸发源2相对于基片或诸基片3的运动。换句话说，基片3可以保持在一固定位置，而诸蒸发源2可以相对基片运动，或者可以支承基片3和蒸发源2两者以便运动。
在蒸发源2固定在适当位置和热壁4也固定在适当位置的场合，蒸发源2相对热壁4的位置就被固定，因此，蒸发源2的材料就可能趋向于附着在热壁4的一局部区域，用加热该热壁来防止材料附着的效果将变得不充分。在这情况下，如果支承蒸发源2和热壁4中的至少一个以便相对另一个运动和进行真空蒸镀，同时蒸发源2和热壁4中的一个相对另一个移动，能够避免蒸气分子31在热壁4的特定部分的局部附着，因此，能够提高通过加热该热壁4防止附着的效果。
第七实施例(图8至12)在图8至12所示的第七实施例中，真空室1包括位于真空室1的底部附近的多个(例如2个)辅助室11，辅助室通过能选择地打开和关闭的各闸阀49与真空室1的内部连接。当各闸阀49打开时各辅助室11能与真空室1的内部连接，但是，当各闸阀49关闭时辅助室能被气密地隔离。如以上所述，真空室1与真空泵20流体连接，诸辅助室11具有分别与其流体连接的它们自己的真空泵。各辅助室11具有一顶盖50用于可选择地打开和关闭各辅助室11。
在真空室1的上部区域设置有分隔壁型式的多个壁4，与邻近的壁4形成分隔室37，分隔室在真空室1内向上和向下敞开。诸壁4可由固定其上的各夹套加热器21加热。一基片支撑件28放置在真空室1内，并直接处于诸分隔室37的诸顶部开口之上，还具有形成在其中的多个(例如2个)蒸镀窗口29，从而放置在基片支撑件28上的诸基片3能够通过相关的蒸镀窗口29向下暴露，将如下所述面对各蒸发源2。
在每个辅助室11内，设置有一总体成直线的导规52，并带有可滑动地安装在导规52上一被动滑动件53，以便朝向和离开真空室1的方向运动。在被滑动件53上安装有一载体臂54，以致该臂向上延伸一小段距离再弯曲以平行于导规52的和朝向真空室1的一方向突伸。在载体臂54的自由端上固定安装有一可运动台55，该台具有安装在其上一蒸发源保持架(cassette)63。如图10清楚地示出，在每个辅助室11内的可动台55呈现一总体为U形结构，朝向真空室1敞开。
形状类似于导规52并具有安装在其上的一主动滑动件57的一驱动导规56处于各辅助室11的一底壁的外部并固定于该底壁，以致平行于导规52延伸。使用磁铁型式的被动和主动滑动件53和57，从而当主动滑动件57沿导规56移动时，由这两滑动件53和57之间产生的磁吸引力的作用，被动滑块53能同步地沿导规52移动。
一固定台59固定安装在真空室1的底部。如图11清楚地显示，固定台59是一总体成矩形或正方形的结构，并具有在其中形成的一中心开口，以及一升降台60处于固定台的中心开口之中。升降台61再与一气缸装置61驱动连接，以致升降台60能够有选择地上升到固定台59的中心开口之上的一位置(如图11中的虚线所示)和下降到固定台59的中心开口内的一位置(如图11中的实线所示)。
图10示出了蒸发源保持架63的详细结构。如其中所示，蒸发源保持架63包括一架板64，该架板具有固定安装在其上的多对(例如两对)总体成L形的接线件65。具有较高熔点的金属制造的一蒸发皿形式的一加热元件24固定在每对接线件65上，从而跨接在各对接线件65之间。诸对接线件65具有从架板64的周边向外突出的各自的诸连接端66，用于通过如下所述的适当的电源电极件67与电源进行电连接(图1中的26标号所示)。在每个辅助室11内的该蒸发源保持架63安装在相关的可动台55上。
按照本发明第七实施例的真空蒸镀设备以下列方式工作，完成在基片上生成薄膜的真空蒸镀。在开始时，打开辅助室11的顶盖50，以致蒸发源2能够放置在那时处于这辅助室11内的蒸发源保持架63上的相关加热元件24上。如图9A所示，在关闭顶盖50之后，驱动真空泵20对辅助室抽真空到达一基本真空状态。另一方面，保持真空室1为真空状态，并保持壁4被加热状态。然后，打开相关闸阀49，在真空室1和这样一个辅助室11之间建立连通关系，以及当与这样一个辅助室11相关联的主动滑动件57沿导规56朝真空室1滑动时，那么与主动滑动件57磁性连接的被动滑动件53相应地沿导规52朝真空室1滑动，同时可动台55相应地通过闸阀40被引入真空室1，从而直接处于固定台59之上的一位置(如图8B所示)。
当然，放置在可动台55上的蒸发源保持架63也随可动台55一起引入真空室1，到达直接位于固定台59之上的位置。然后，通过固定台59的中心开口向上提升降升台60，同时蒸发源保持架63也因此从可动台55向上提起(如图9C所示)。当蒸发源保持架63以这方式提起时，使主动滑动件57沿导规56朝相关辅助室11滑动，相应地被动滑动件53沿导规52滑动，同时可动台55因此从真空室1返回到相关的辅助室11(如图9D所示)。
在图9D所示状态之后，升降台60下降以使蒸发源保持架63被置于固定台59上(如图9E所示)。在如图9E所示蒸发源保持架63放置在固定台上之后，可操作地容纳在真空室1内的电源电极件67下降，从而使蒸发源保持架63上的成对的接线件65的连接端66与电源电连接，以加热加热元件24。
与加热元件24通电的同时或之后不久，闸阀49关闭，以将真空室1与相关辅助室11隔开。在这状态下，进行真空蒸镀，将放置在加热元件24上的蒸发源2的材料蒸镀在基片3上，从而以与以前所述的类似方式在基片3上生成薄膜。
在蒸发源2用完之后，蒸发源保持架63以与上述基片相反的方式返回到相关辅助室11。更具体地，在蒸发源2用完之后，提升降台60以提起保持架63，随后闸阀49打开，让可动台55引入真空室1。然后升降台60下降将蒸发源保持架63放在可动台55上，然后将蒸发源保持架63与可动台55一起返回到相关辅助室11。最后半闭闸阀49。
以上述方式使用在其中一个辅助室11内的诸蒸发源2之后，可以用与上述相类似的方式使用在另外辅助室11内的诸蒸发源2。
对于上述结构的真空蒸镀设备，不需要将真空室1打开至大气状态，并可很快的进行真空室1内的蒸发源的调换，因此，可以在基片3上蒸镀较厚的薄膜。
虽然在叙述图8至12所示的实施例中提到使用一对辅助室11，但是辅助室11的数量可不一定限制于所示的两个，可以是一个或两个以上。在利用三个或更多辅助室11的场合，最好是将这些辅助室11设置成使从真空室1的底部向外沿径向延伸，当从真空室1的顶部观察时总体总一蜘蛛圆形。
改进(图13A和13B)图13A和13B示出了按照本发明改进的、包括有五个辅助室11的、有图8至12所示结构的真空蒸镀设备。其中所示的真空室1具有带五条边的一五边形剖面，沿这五条边设置了五个辅助室11，从而从那里沿径向向外延伸(如图13B清楚地所示)。应注意到，为了简明起见，示出了这五个辅助室11的每一个在其中容纳了一单个蒸发源2。在使用时，可以用诸辅助室11内诸蒸发源2中的一个陆续调换真空室1内的蒸发源2。或者，在各个辅助室11内的诸蒸发源2可以分别含有不同的材料，从而能够顺序地、一次一个地将诸不同蒸发源2放入真空室1内。
应注意到，当蒸发源2和基片3彼此面对在其内的室由热壁4包围时，该室可以不完全被热壁4包围，该室的60至90％可以被热壁4包围。如此这样做，可以用真空蒸镀设备以高生产率形成厚度均匀的薄膜。
并且，将热壁4加热到有效避免有机材料附着的温度，该热壁4较佳地是一种结构，在该结构中围绕蒸发源2和基片3相互在其内面对的室的热壁4的表面由一种材料制成，该材料几乎不与该有机材料起反应。该材料的例子包括例如矾土或金刚砂的一陶瓷材料、钻石或不锈钢。如果热壁4由这材料制成，可以避免在热壁4上附着时否则将发生的该有机材料的任何可能的变质，以及甚至在加热再蒸发曾经聚集在热壁4上的有机材料、以蒸镀到基片上、由此成形一薄膜时也是这样，从而能够避免所产生的任何可能的薄膜纯度的下降。
虽然已结合附图以举例方式详细叙述了本发明，应注意到，对于本领域的熟练人员来说各种改变和修改都是很明显的。所以，除非这些变动和修改离开了本发明的精神和范围，它们应被认为包含在本发明之中。
权利要求
1.真空蒸镀设备，该设备包括具有多个蒸发源和一加热器的一真空室，加热器用于加热蒸发源以实现在该真空室内的至少一基片的一表面上的真空蒸镀；诸蒸发源中的至少一个使用一有机材料；将一热壁加热到该有机材料既不附着又不分解的一温度，所述热壁包围诸蒸发源和基片在其内相互面对的一空间；以及通过加热诸蒸发源同时使诸蒸发源和基片彼此相对移动，使所述有机材料被蒸镀在基片的表面上。
2.如权利要求1所述的真空蒸镀设备，其特征在于，在诸蒸发源和热壁彼此相对移动时，通过加热蒸发源在基片的表面进行蒸镀。
3.如权利要求1所述的真空蒸镀设备，其特征在于，还包括一基片输送机构，用来使基片相对诸蒸发源移动，所述基片输送机构能够控制基片移动的速度。
4.如权利要求1所述的真空蒸镀设备，其特征在于，还包括一基片输送机构，用来使基片相对诸蒸发源移动，所述基片输送机构能够使基片沿一圆形路线移动。
5.如权利要求1所述的真空蒸镀设备，其特征在于，还包括一供应辊和一卷取辊，其中基片由从供应辊输送至卷取辊的一段长带所构成。
6.如权利要求1所述的真空蒸镀设备，其特征在于，还包括至少一个与真空室流体连接的辅助室，该辅助室能被抽成真空，其中诸蒸发源中的一个可选择地在真空室和辅助室之间被加入和移出。
7.如权利要求1所述的真空蒸镀设备，其特征在于，邻近基片的热壁的一顶部开口具有沿垂直于基片运动方向的一方向所测量的宽度，该宽度在大于沿垂直于基片运动方向的一方向测量的基片宽度的20％的一数值至小于该基片宽度的20％的一数值的一范围内。
8.如权利要求1所述的真空蒸镀设备，其特征在于，热壁包围诸蒸发源和基片在其中相互面对的空间的60至90％。
9.如权利要求1所述的真空蒸镀设备，其特征在于，热壁面对诸蒸发源和基片在其内相互面对的空间的表面由难以与该有机材料起反应的一材料制成。
10.在一真空室内通过加热诸蒸发源在至少一基片的一表面上真空蒸镀多种材料的一方法，所述方法包括下列步骤利用一有机材料作为诸蒸发源中的至少一蒸发源；将一热壁加热到该有机材料既不附着又不分解的一温度；加热诸蒸发源，同时相互面对的诸蒸发源和基片由诸热壁包围；以及使基片和诸蒸发源彼此相对运动。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，用作蒸发源的有机材料是有机电荧光材料。
12.如权利要求1所述的方法将多种有机电荧光材料蒸镀在一基片的一表面上所形成的一有机电荧电器件。
全文摘要
一真空蒸镀设备包括具有多个蒸发源和一加热器的一真空室,加热器加热诸蒸发源以实现在真空室内的至少一基片的一表面上的真空蒸镀。至少一蒸发源利用一有机材料,将包围诸蒸发源和诸蒸发源和基片在内相互面对的一空间的一热壁加热至该有机材料既不附着又不分解的一温度。通过加热诸蒸发源同时使诸蒸发源和基片彼此相对运动使该有机材料蒸镀在基片的表面上。
文档编号C23C14/12GK1333385SQ0112197
公开日2002年1月30日 申请日期2001年6月22日 优先权日2000年6月22日
发明者椿健治, 城户淳二, 岸上泰久, 近藤行广 申请人:松下电工株式会社, 城户淳二