专利名称：蒸镀源、蒸镀装置、有机薄膜的成膜方法
技术领域：
本发明涉及有机薄膜的技术领域，尤其涉及制造品质佳的有机薄 膜的技术。
背景技术：
有机EL元件是近年来最受注目的显示元件之一，具有高亮度且 响应速度快的优异特性。有机EL元件是在玻璃基板上配置以红、绿、 蓝三色的不同颜色来发色的发光区域。发光区域是阳极电极膜、空穴 注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层、电子注入层以及阴极电 极膜以此顺序层叠，利用添加在发光层中的发色剂，以红、绿、或蓝 进行发色。
空穴输送层、发光层、电子输送层等一般由有机材料构成，在这 种有机材料的膜的成膜中，广泛地使用蒸镀装置。
图5的符号203是现有技术的蒸镀装置，在真空槽211的内部配 置有蒸镀容器212。蒸镀容器212具有容器本体221，该容器本体221 的上部^皮形成有一个乃至多个放出口 224的盖部222堵塞。
在蒸镀容器212的内部配置有粉体的有机蒸镀材料200。
在蒸镀容器212的侧面和底面配置有加热器223,通过真空排气 系215对真空槽211内进行真空排气，如果加热器223发热，则蒸镀 容器212升温，蒸镀容器212内的有机蒸镀材料200被加热。
如果有机蒸镀材料200纟皮加热至蒸发温度以上的温度，则在蒸镀 容器212内充满着有机材料蒸气，从^:出口 224^:出至真空槽211内。
在放出口 224的上方配置有基板搬送装置214,如果使基板205 保持在保持具210上并使基板搬送装置214工作，则基板205通过》文
4出口 224的正上方位置，/Ai丈出口 224放出的有机材料蒸气到达基板 205表面，形成空穴注入层或空穴输送层等的有机薄膜。
如果一边使有机材料蒸气放出， 一边使基板205逐片地通iti文出 口 224之上，那么，能够在多片基板205上逐次形成有机薄膜。
专利文献1:日本特开2003-96557号7>净艮
发明内容
但是，为了如上述般对多片基板205进行成膜，必须在蒸镀容器 212内配置大量的有机蒸镀材料200。在实际的生产现场， 一边将蒸 镀材^F加热至350。C 450。C， 一边连续120小时以上进行成膜处理， 因而蒸镀容器212内的有机蒸镀材料200长时间暴露于高温，与蒸镀 容器中的水分反应而变质，或因加热而进行分解，与加热初期的状态 相比，有机蒸镀材料200劣化。
并且，如果在加热有机蒸镀材料200时发生突沸，则》丈出由有机 蒸镀材料200的溶融物构成的液滴。由于突沸是在放出口 224的正下 方产生，因而如果该液滴的一部分通过放出口 224，到达基板205， 则液滴混入所形成的薄膜，存在着膜质变差的问题。
为了解决上述问题，本发明为蒸镀源，其具有蒸发室，其在内 部使蒸镀材料的蒸气蒸发；蒸镀容器，其具有放出上述蒸镀材料的蒸 气的放出口；孑L，其连接上述蒸镀容器的内部空间和上述蒸发室的内 部空间；供给装置，其连接至上述蒸发室，向上述蒸发室的内部供给 蒸镀材料；以及加热装置，其加热被供给至上述蒸发室的上述蒸镀材 料，并使其蒸发。
本发明为蒸镀源，其构成为，在上述蒸发室设有透过激光的窗部， 上述加热装置通过上述窗部，向上述蒸发室内部照射上述激光。
本发明为蒸镀源，上述供给装置具有供给室，其配置有上述蒸 镀材料；导管，其一端连接至上述供给室，另一端连接至上述蒸发室； 旋转轴，其插入并贯通于上述导管；以及旋转装置，其以中心轴线为中心而使上述旋转轴旋转，其中，在上述旋转轴的侧面形成有螺旋状 的沟。
本发明为蒸镀源，其具有加热上述蒸镀容器的加热装置。
本发明为蒸镀装置，其具有真空槽和蒸镀源，上述蒸镀源具有 蒸发室，其在内部使蒸镀材料的蒸气蒸发；蒸镀容器，其具有放出上 述蒸镀材料的蒸气的放出口；孔，其连接上述蒸镀容器的内部空间和 上述蒸发室的内部空间；供给装置，其连接至上述蒸发室，向上述蒸 发室的内部供给蒸镀材料；以及加热装置，其加热被供给至上述蒸发 室的上述蒸镀材料，并使其蒸发，其中，在上述蒸镀容器设有将内部 空间连接至上述真空槽的内部空间的放出口 。
本发明为蒸镀装置，在上述真空槽内配置有搬送机构，该搬送机 构保持成膜对象物，并使其通过与上述蒸镀容器的上述;^丈出口面对的 位置。
本发明为有机薄膜的成膜方法，其在真空槽内部使有机材料的蒸 气放出，在配置于上述真空槽内部的基板表面上成膜有机材料的薄 膜，其中，在具有蒸镀容器和蒸发室以及连接上述蒸镀容器的内部空 间和上述蒸发室的内部空间的孔的蒸镀源的上述蒸发室内部使有机 材料的蒸气产生，使上述蒸气从设在上述蒸镀容器的放出口放出至上 述真空槽内部。
本发明为有机薄膜的成膜方法，向被供给至上述蒸发室内部的上 述有机材料照射激光，使上述蒸气产生。
本发明如上述般构成，蒸发材料不在设有放出口的蒸镀容器内蒸 发，而是在邻接于该蒸镀容器的蒸发室内部蒸发。所以，在使蒸镀材 料蒸发时，即使发生突沸，液滴也不到达基板，在基板表面成长的薄 膜的膜质不劣化。在蒸发室和蒸镀容器由导管等细长的空间连接的情 况下，蒸发室和蒸镀容器之间的距离变长，因而液滴更难以漏出。
照射激光并使蒸镀材料蒸发的方法，与电阻加热等的其它加热方 法相比，不易发生蒸镀材料的化学变性。所以，使用激光的蒸镀法尤其适用于使像有机EL材料(电荷移动
材料、发光材料、电子移动材料等)那样容易因加热而发生化学变性的
材料蒸发，能够制造有机EL材料的变性少且发光量高的有机EL装置。 由于激光也能够使聚合物无化学变性地蒸发，因而能够用蒸镀法
来成膜以往用喷墨法、网版印刷法、旋转涂布法来成膜的聚合物薄膜。 如果将蒸镀材料的供给装置连接至蒸发室，并将规定片数的成膜
所必需的量供给至必需的度，那么，即使在对多个基板进行连续成膜
的情况下，大量的蒸镀材料也不会被长时间加热，因而蒸镀材料不变性。
由于蒸镀材料不会长时间暴露于高温，因而蒸镀材料不分解或变 质。能够形成蒸镀材料和化学组成不变的薄膜。能够制造发光量高的 有机EL装置。
图l是用于说明本发明的第一例的蒸镀装置的立体图。 图2是用于说明该蒸镀装置的内部的模式剖面图。 图3是用于说明本发明的笫二例的蒸镀装置的才莫式剖面图。 图4是用于说明本发明的第三例的蒸镀装置的模式剖面图。 图5是现有技术的蒸镀装置。
符号说明
1、 50、 70:蒸镀装置
2:加热装置(激光照射装置)
6:成膜对象物(基板)
11:真空槽
15:蒸发室
21:蒸镀容器
25:隔开部件
730:供给装置
具体实施例方式
图l的立体图、图2的概略剖面图的符号l是本发明的实施例， 表示第一例的蒸镀装置。
该蒸镀装置1具有真空槽11及蒸镀源3(在图1中省略了真空槽
11)。
在真空槽11上连接有真空排气系9，如果使真空排气系9工作， 则对真空槽11的内部进行真空排气。
蒸镀源3具有蒸镀容器21 、蒸发室15及供给装置30。蒸镀容器 21配置在真空槽11内部。在蒸镀容器21上排列设置有多个放出口 24，如后所述，其构成为，如果从供给装置30供给的蒸镀材料16在 蒸发室15内蒸发，则该蒸气被导入蒸镀容器21内部，蒸镀材料的蒸 气从各放出口 24放出至真空槽11的内部。
在真空槽11的内部配置有基板搬送机构14。在基板搬送机构14 上安装有保持具10。如果使成膜对象物的基板保持在保持具10上， 并使其在真空槽ll内移动，则基板构成为沿与放出口 24的排列设置 方向正交的方向通过与;^文出口 24面对的位置。
基板的宽度比配置有放出口 24的区域的长度短，从放出口 24放 出至真空槽11的内部的蒸镀材料蒸气均匀地到达基板表面，形成蒸 镀材料的薄膜。也可以在基板和放出口 24之间配置掩4莫(mask)，仅在 基板表面的规定区域形成薄膜。
接着，详细地说明蒸镀源3 。
供给装置30具有供给室31、导管(pipe)32及旋转轴35。供给室 31配置在蒸发室15的上方。
导管32气密地插入并贯通于蒸发室15的顶部，其下端在蒸发室 15的内部露出，上端连接至供给室31的内部。
供给室31的直径大于导管32，在供给室31的底面露出有导管32的上端开口。
旋转轴35以上端比供给室31和导管32的连接部分更突出至上 方的方式插入至导管32。
在旋转轴35的侧面中的比导管32的下端高的部分，至少到比供 给室31和导管32的连接部分更上方的位置为止形成有螺旋状的沟， 如果在供给室31的底面上积存有蒸镀材料16,则蒸镀材料接触于沟。
该蒸镀装置1所使用的蒸镀材料16为粉体。旋转轴35的沟和沟 之间的凸部与导管32的内壁面4妄触，或者凸部和内壁面之间的间隙 为蒸镀材料16的粒子径以下，在旋转轴35静止的状态下，蒸镀材料 16不落下。
在真空槽11的外部配置有旋转装置37。旋转轴35构成为，与旋 转装置37连接，如果使旋转装置37的动力传达至旋转轴35,则旋转 轴35既不上升也不下降， 一边维持插入并贯通于导管32内的状态， 一边以中心轴线C为中心进行旋转。
这时的旋转方向是假定将旋转轴35柠入固体时，旋转轴35移动 至上方的方向，周围的蒸镀材料16被施加在旋转轴35上的力的反作 用推入至下方。
沟的下端连接至蒸发室15的内部空间，如果蒸镀材料16祐L推入 至下方，则落下至蒸发室15内部。
预先已知使旋转轴35旋转1次时所落下的蒸镀材料16的量(例如 1次旋转，0.01g)，通过以对应于必需量的旋转数使旋转轴35旋转， 能够将必需量的蒸镀材料16供给至蒸发室15。
在蒸发室15上设有透明的窗部19。在此，蒸发室15位于真空槽 11内部，在真空槽11的侧壁的与窗部19面对的位置也设有窗部4。
在真空槽11的外部配置有作为加热装置的激光照射装置2。激光 照射装置2所照射的激光通过窗部4、 19,入射至蒸发室15内部的蒸 镀材料16,在蒸发室15内部产生蒸镀材料16的蒸气。
蒸发室15和蒸镀容器21由隔开部件25隔开内部空间，通过设在隔开部件25上的小孔(孔)38来连接蒸发室15和蒸镀容器21的内 部，在蒸发室15所产生的蒸气通过小孔38而移动至蒸镀容器21，通 iti丈出口 24而放出至真空槽11的内部。
在此，蒸发室15和蒸镀容器21的一面相互相向配置，在蒸发室 15和蒸镀容器21之间设有导管26，通过导管26来连接蒸发室15和 蒸镀容器21的内部空间。
所以，隔开部件25由蒸发室15和蒸镀容器21的相互面对的壁 面与导管26的壁面构成，小孔38由导管26的内部空间中的大小最 小的部分构成。在此，导管26的内径均匀(例如内径lmm的不锈钢管)， 导管26内部的任意一部分成为小孔38。
在隔开部件25中，至少在小孔的周围(导管26)设有加热装置28。 在此，加热装置28也安装在蒸发室15和蒸镀容器21上，如果向该 加热装置28通电，将蒸发室15、蒸镀容器21及导管26加热至蒸气 不析出的温度，那么，蒸气不析出地从蒸发室15通过小孔38而向蒸 镀容器21移动。
另外，隔开部件25及小孔38并无特别的限定，如图3所示的第 二例的蒸镀装置50那样，也可以使用一块壁51来隔开蒸镀容器21 和蒸发室15，以该壁51作为隔开部件，以形成在该壁51上的贯通孔 55作为小孔。
接着，使用本发明的蒸镀装置1来说明成膜有机薄膜的工序。 在此，真空排气系9分别连接至真空槽11、蒸发室15、蒸镀容 器21及供给室31，分别对真空槽ll、蒸发室15、蒸镀容器21及供 给室31进行真空排气，在形成规定压力的真空气氛之后，就这样继 续真空槽11的真空排气，停止蒸发室15、蒸镀容器21及供给室31 的真空排气。
在供给室31内，作为蒸镀材料16，预先收容有例如有机EL元 件用的有机材料(电荷移动材料、电荷产生材料、发光材料等)。
预先已知一片基板的成膜所必需的蒸镀材料16的量，继续真空
10槽11的真空排气，将一片以上的基板的成膜所必需的量的蒸镀材料
16从供给装置30供给至蒸发室15, —边用加热装置将蒸发室15、导 管26及蒸镀容器21保温在蒸镀材料16的蒸气不析出的温度(例如 150。C 450。C)， 一边将激光照射于蒸镀材料16,使其蒸发。
蒸发室15的内部空间小于蒸镀容器21的内部空间。如果蒸镀材 料16蒸发，则在蒸发室15内部充满着蒸镀材料16的蒸气，蒸发室 15的压力高于蒸镀容器21的压力，通过压力差使蒸气移动至蒸镀容 器21。
由于继续真空槽11的真空排气，并形成规定压力的真空气氛(例 如l(T Torr)，因而蒸气从蒸镀容器21被引出至真空槽11。所以，蒸 镀容器21的内部的压力通常低于蒸发室15。
如上所述，蒸发室15的内部空间和蒸镀容器21的内部空间由比 隔开部件25小的小孔38连接，因而蒸发室15和蒸镀容器21的压力 差变得更大。
在蒸镀容器21内配置有真空计5。真空计5和激光照射装置2分 别连接至控制装置7。在控制装置7预先设定有目标压力，基于从真 空计5传送的信号来求出蒸镀容器21内的压力，改变激光照射装置2 的照射时间、脉冲数等，使蒸镀材料16的蒸发量增减，从而使该压 力成为目标压力。
小孔38的大小设定成，当蒸镀容器21的内部压力成为目标压力 时，蒸发室15的内部压力成为^L定范围。例如当目标压力为10^Torr 时，蒸发室15的内部压力为lCT3Torr l(r2Torr。
预先在将成膜面朝向下侧的状态下使基板6保持在保持具10上， 蒸镀容器21的内部压力在目标压力稳定，来自放出口 24的蒸气放出 量稳定，然后，如果以通过与放出口 24面对的位置(成膜位置)的方式 使基板6移动，则在基板6的表面上形成有机薄膜。
在规定片数的基板6完成通过成膜位置之后，在其次的基板6到 达成膜位置之前，使旋转轴35旋转已决定的转数，从而从供给装置30供给规定片数的成膜所必需的量的蒸镀材料16。此时的供给量可 为一片基板的量，或多片的量。
在完成供给已决定的供给量的蒸镀材料16之后，使新的基板6 向成膜位置移动，形成有机薄膜。如果如此地重复蒸镀材料16的供 给和规定片数的成膜，那么能够连续地处理多片基板6。另外，关于 蒸镀材料16的供给，可以每次供给相同的量，也可以改变供给量。
在蒸发室15中，由于根据必需而供给必需的量的蒸镀材料16， 因而不像以往那样大量的蒸镀材料16被长时间加热，蒸镀材料16不 劣化。
以上，说明了在蒸镀材料16的加热中使用激光照射装置2的情 况，但本发明并不限于此，加热装置可以使用通过通电来发热的电阻 发热体、通过电磁感应来加热蒸镀容器21的装置、通过红外线》文射 来加热蒸镀容器21的装置、通过升温的热i某体的热传导来加热蒸镀 容器21的装置以及通过珀耳帖(Peltier)效应来加热的装置等的加热蒸 镀容器21的装置等。
激光不仅能够蒸发无机材料，还能够蒸发单体、低聚物、聚合物 等的有机材料，而且蒸发时，蒸镀材料的化学组成的变化少，因而优 选。
另外，由于蒸镀材料16的变性物或杂质的吸收波长与变性前的 目的化合物不同，因而如果选择容易被目的化合物吸收的波长的激 光，那么，即使蒸镀材料16的一部分变性，或杂质混入，也能够选 择性地仅使目的化合物蒸发，形成变性物或杂质的混入量少的薄膜。
如果使用激光的波长可变的可变型的激光照射装置，以作为激光 照射装置2，那么，能够根据蒸镀材料16的吸收波长来选择所放出的 激光的波长，因而能够将本发明的蒸镀装置1用于多种蒸镀材料16 的成膜。
激光的波长并无特别的限定，但在蒸镀材料16为聚合物的情况 下，例如为680nm 10.6pm。就激光照射装置2的一例而言，为口径
1210|im 20|Lim的。02激光器。
上述实施例中，通过本发明的蒸镀装置来形成有机薄膜，但本发 明的蒸镀装置适用于使因长时间的加热而劣化的蒸镀材料在真空氛 围内蒸发，在多个成膜对象物上逐次形成薄膜的制造方法，在蒸发室 15内使蒸气产生的蒸镀材料并不限于有机化合物。总之，本发明的蒸 镀装置除了形成有机化合物的薄膜的情况以外，也能够用于形成无机 薄膜或复合材料的薄膜。
也能够将蒸发室15和供给装置30配置在真空槽11的外部。此 情况下，不必在真空槽11设置窗部4。
另外，连接至一个蒸镀容器21的蒸发室15的数量并无特别的限 定，也可以经由小孔38将多个蒸发室15连接至一个蒸镀容器21，从 多个蒸发室15向蒸镀容器21供给蒸气。此情况下，可以从各蒸发室 15供给相同的蒸镀材料16的蒸气，也可以供给不同的蒸镀材料16的 蒸气。如果同时供给不同的蒸镀材料16的蒸气，那么，形成由2种 以上的蒸镀材料16构成的薄膜。
以上说明了在蒸发室15和蒸镀容器21也连接至真空排气系9的 情况，但本发明并不限于此。可以将真空排气系9仅连接至真空槽11， 通过对真空槽内部进行真空排气，能够经由放出口 24对蒸镀容器21 的内部进行真空排气，再经由小孔38对蒸发室15的内部进行真空排 气。而且，能够将蒸发室15和蒸镀容器21的任一方连接至真空排气 系。
以上说明了使放出口 24朝向竖直上方，使成膜面朝向下侧，并 搬送基板的装置，但本发明并不限于此。
例如，如图4的符号70所示的第三例的蒸镀装置那样，可以使 长度方向朝向竖直下方而配置细长的蒸镀容器21。在该蒸镀装置70 中，对于与图1、 2的蒸镀装置1相同的部件赋予同样的符号，并省 略说明。
基板搬送机构74能够在使保持于保持具77的基板6朝向竖直的状态下进行搬送，基板6通过与放出口 24面对的位置，由乂^^丈出口 24放出的蒸气在基板6表面上形成薄膜。
权利要求
1.一种蒸镀源，具有蒸发室，其在内部使蒸镀材料的蒸气蒸发；蒸镀容器，其具有放出所述蒸镀材料的蒸气的放出口；孔，其连接所述蒸镀容器的内部空间和所述蒸发室的内部空间；供给装置，其连接至所述蒸发室，向所述蒸发室的内部供给蒸镀材料；以及加热装置，其加热被供给至所述蒸发室的所述蒸镀材料，并使其蒸发。
2. 根据权利要求1所述的蒸镀源，其特征在于， 在所述蒸发室设有透过激光的窗部，所述加热装置构成为通过所述窗部，向所述蒸发室内部照射所述 激光。
3. 根据权利要求1所述的蒸镀源，其特征在于，所述供给装置 具有供给室，其配置有所述蒸镀材料；导管，其一端连接至所述供给室，另一端连接至所述蒸发室； 旋转轴，其插入并贯通于所述导管；以及 旋转装置，其以中心轴线为中心而使所述旋转轴旋转， 其中，在所述旋转轴的侧面形成有螺旋状的沟。
4. 根据权利要求1所述的蒸镀源，其特征在于，具有加热所述 蒸镀容器的加热装置。
5. —种蒸镀装置，具有真空槽和蒸镀源， 所述蒸镀源，具有蒸发室，其在内部使蒸镀材料的蒸气蒸发； 蒸镀容器，其具有放出所述蒸镀材料的蒸气的放出口；孑L，其连接所述蒸镀容器的内部空间和所述蒸发室的内部空间；供给装置，其连接至所述蒸发室，向所述蒸发室的内部供给蒸镀材料；以及加热装置，其加热被供给至所述蒸发室的所述蒸镀材料，并使其 蒸发，其中，在所述蒸镀容器设有将内部空间连接至所述真空槽的内部 空间的》丈出口。
6. 根据权利要求5所述的蒸镀装置，其特征在于，在所述真空 槽内配置有搬送机构，该搬送机构保持成膜对象物，并使其通过与所 述蒸镀容器的所iii文出口面对的位置。
7. —种有机薄膜的成膜方法，其在真空槽内部使有机材料的蒸 气放出，在配置于所述真空槽内部的基板表面上成膜有机材料的薄 膜，其中，在具有蒸镀容器和蒸发室以及连接所述蒸镀容器的内部空间和 所述蒸发室的内部空间的孔的蒸镀源的所述蒸发室内部，使有机材料 的蒸气产生，使所述蒸气从设在所述蒸镀容器的放出口放出至所述真空槽内部。
8. 根据权利要求7所述的有机薄膜的成膜方法，其特征在于， 向被供给至所述蒸发室内部的所述有机材料照射激光，使所述蒸气产 生。
全文摘要
本发明提供一种能够成膜膜质佳的有机薄膜的蒸镀装置。本发明的蒸镀装置(1)具有蒸发室(15)和蒸镀容器(21)，蒸镀容器(21)和蒸发室(15)由小孔(38)连接。由于每次向蒸发室(15)供给必需的量的蒸镀材料(16)，因而大量的蒸镀材料(16)不会被长时间加热。蒸镀材料(16)在蒸发室(15)蒸发，因而即使发生突沸，液滴也不会到达基板(6)。如果在激光的照射下使蒸镀材料(16)蒸发，那么，蒸镀材料(16)的化学变性少。
文档编号C23C14/24GK101622372SQ20088000623
公开日2010年1月6日 申请日期2008年2月20日 优先权日2007年2月28日
发明者根岸敏夫 申请人:株式会社爱发科