(57)【要約】      （修正有）【課題】材料利用率を高めて材料コストを低減し、蒸着薄膜の膜厚の均一性などの性能を向上させる蒸発源アセンブリを提供する。【解決手段】本体１３０と、複数のノズル１４０と、複数の蒸発器１１０と、複数の接続管１５０と、を含み、キャビティー１３４に連通する複数の入力ポート１３２１が設けられ、複数のノズル１４０の各々は、キャビティー１３４に連通し、複数の蒸発器１１０の各々は、蒸着すべき材料を収容して蒸発させるために用いられ、前記本体の下方であって、前記複数の入力ポートの各々に対応する位置に設けられ、それぞれ開口部を備え、該開口部を介して対応する入力ポートに連通し、前記複数の接続管１５０の各々は、前記複数の蒸発器の各々の開口部と前記本体の複数の入力ポートの各々をそれぞれ接続し、本体内の蒸着材料の蒸気の雰囲気バランスを加速するように、上部が広く下部が狭いコーン型管である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に薄膜を蒸着する蒸発源アセンブリであって、
本体と、複数のノズルと、複数の蒸発器と、複数の接続管とを含み、
前記本体は、キャビティーを囲む天井部部材、底部部材、及び側壁を備え、前記底部部材には、前記キャビティーに連通する複数の入力ポートが設けられ、
前記複数のノズルの各々は、前記天井部部材に設けられ、前記キャビティーに連通し、
前記複数の蒸発器の各々は、蒸着すべき材料を収容して蒸発させるために用いられ、前記本体の下方であって、前記複数の入力ポートの各々に対応する位置に設けられ、それぞれ開口部を備え、該開口部を介して対応する入力ポートに連通し、
前記複数の接続管の各々は、前記複数の蒸発器の各々の開口部と前記本体の複数の入力ポートの各々をそれぞれ接続し、本体内の蒸着材料の蒸気の雰囲気バランスを加速するように、上部が広く下部が狭いコーン型管である蒸発源アセンブリ。
【請求項２】
前記蒸発源アセンブリは、多点リニア蒸発源アセンブリであり、前記本体は、細長状である
請求項１に記載の蒸発源アセンブリ。
【請求項３】
さらに、前記複数の蒸発器の各々の底部又は周囲に設置され、前記複数の蒸発器の各々を加熱するための加熱装置を含み、
前記本体の両端部側に設けられた蒸発器の、加熱装置により加熱された後の温度は、前記本体の中心附近に設けられた蒸発器の、加熱装置により加熱された後の温度より高い
請求項１に記載の蒸発源アセンブリ。
【請求項４】
前記加熱装置は温度補償装置である
請求項３に記載の蒸発源アセンブリ。
【請求項５】
前記本体の長さは基板の長さより短い
請求項１に記載の蒸発源アセンブリ。
【請求項６】
前記本体の長さは前記基板の長さの１/２〜４/５である
請求項５に記載の蒸発源アセンブリ。
【請求項７】
前記天井部部材は、前記側壁と一体に構成され、又は、別体に構成される
請求項１に記載の蒸発源アセンブリ。
【請求項８】
天井部部材の中央部に位置するノズルは、その軸線と天井部部材の表面との角度θが９０度である
請求項１に記載の蒸発源アセンブリ。
【請求項９】
前記天井部部材の両端部側に位置するノズルは、その軸線とハウジングの表面との角度θが９０度より小さく、天井部部材の両端部側の方向に向かって傾斜する
請求項１に記載の蒸発源アセンブリ。
【請求項１０】
天井部部材の中央部から離れるにつれて、前記複数のノズルの軸線と天井部部材の表面との角度θが徐々に小さくなる
請求項９に記載の蒸発源アセンブリ。
【請求項１１】
天井部部材の中央部から離れるにつれて、前記複数のノズルの直径が大きくなる
請求項１に記載の蒸発源アセンブリ。
【請求項１２】
天井部部材の中央部から離れるにつれて、前記複数のノズルの配列密度が高くなる
請求項１に記載の蒸発源アセンブリ。
【請求項１３】
前記複数のノズルの各々のノズル口は、一列、又は、千鳥状に配置されている
請求項１に記載の蒸発源アセンブリ。
【請求項１４】
３つのポートを備え、第１のポートが前記蒸発器に連通し、第２のポートが前記本体のキャビティーに連通する３ポート弁と、
一端が前記３ポート弁の第３のポートに連通する排気管と、
前記排気管の他端部に連通するプレナムチャンバーと、
をさらに含み、
前記蒸発源アセンブリが動作する時、前記第１のポート、第２のポートが開放され、第３のポートが閉塞され、一方、前記蒸発源アセンブリの動作が停止する時、前記第１のポート、第２のポートが閉塞され、第３のポートが開放される
請求項１に記載の蒸発源アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード分野に関し、特に、有機発光ダイオードを製造するための蒸発源アセンブリ、薄膜堆積装置及び薄膜堆積方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、OLEDアセンブリの製造において、未だに熱蒸着をメインとし、蒸着源メーカーだけでなくユーザーも蒸発源性能の向上に注力し、材料利用率を高めて材料コストを低減し、かつOLEDアセンブリの例えば蒸着薄膜の膜厚の均一性などの性能を向上させることが求められている。
【０００３】
従来、熱蒸着工程に用いられる蒸発源の種類は、主に点蒸発源、クラスタリニア蒸発源、単点リニア蒸発源及び面蒸発源を含む。また、点蒸発源は、蒸着材料が収容される１つの坩堝を含み、基板が坩堝の上方に設けられる。点蒸発源を用いて薄膜を蒸着する場合、材料利用率が低く、通常１０％未満であり、薄膜の均一性が悪く、均一度が通常１０％より小さい。ここで、膜の均一度は、膜の均一度＝（最大膜厚-最小膜厚）/（最大膜厚+最小膜厚）により表される。クラスタリニア蒸発源は、少なくても平行に配列される２つの長溝形の坩堝を含み、各長溝形の坩堝の坩堝底に異なる材料がそれぞれ敷かれている。クラスタリニア蒸発源を用いて薄膜を蒸着すると、膜の均一性は良好（＜５％）であるが、材料利用率が低い（１０％-２０％）。面蒸発源は、蒸着の目標面積と同じ面積又は目標面積より大きい面積を有する本体蒸着薄膜を含む。面蒸発源を用いて薄膜を蒸着すると、材料利用率は良好（＞４０％）であるが、薄膜の均一性が不安定（小于１０％）になる。
【０００４】
図１に示されるように、従来の単点リニア蒸発源は、細長形の本体１０を含み、本体１０内にキャビティーを有し、本体１０の天井部に複数のノズル１２が設けられ、本体１０の底部が中央位置において坩堝２０と連通している。基板３０に対して薄膜を蒸着する時に、坩堝２０が加熱装置（図示略）により加熱され、坩堝２０内の蒸着材料も加熱されて蒸気に気化され、本体１０のキャビティーに流れた後ノズル１２を介して基板３０に吐出されることにより、基板３０の下面に薄膜を付着させる。
【０００５】
従来の単点リニア蒸発源において、本体１０が細長い形であり、坩堝２０が本体１０の底部の中央位置に接続されているので、キャビティー内に流れる蒸気は、坩堝２０に近い中央位置では濃度が比較的高く、坩堝２０の中央位置から離れる両端部側では濃度が比較的低い。すなわち、キャビティー内の飽和蒸気圧がアンバランスであり、そのため、基板３０上に付着される薄膜の膜厚にバラツキが生じてしまい、特に、基板３０両端部側における薄膜の膜厚の均一性がより低下してしまう。大型の薄膜を製造する場合、従来の単点リニア蒸発源により蒸着される膜の均一性が低いという問題がより顕著になる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従来技術に存在する問題を解決するために、本発明は、基板上に薄膜を蒸着する蒸発源アセンブリを提供し、蒸発源アセンブリは、本体と、複数のノズルと、複数の蒸発器と、複数の接続管とを含み、
前記本体は、キャビティーを囲む天井部部材、底部部材、及び側壁を備え、前記底部部材には、前記キャビティーに連通する複数の入力ポートが設けられ、
前記複数のノズルの各々は、前記天井部部材に設けられ、前記キャビティーに連通し、
前記複数の蒸発器の各々は、蒸着すべき材料を収容して蒸発させるために用いられ、前記本体の下方であって、前記複数の入力ポートの各々に対応する位置に設けられ、それぞれ開口部を備え、該開口部を介して対応する入力ポートに連通し、
前記複数の接続管の各々は、前記複数の蒸発器の各々の開口部と前記本体の複数の入力ポートの各々をそれぞれ接続し、本体内の蒸着材料の蒸気の雰囲気バランスを加速するように、上部が広く下部が狭いコーン型管である。
【０００７】
一実施例において、前記蒸発源アセンブリは、多点リニア蒸発源アセンブリであり、前記本体は、細長状である。
【０００８】
一実施例において、さらに、前記複数の蒸発器の各々の底部又は周囲に設置され、前記複数の蒸発器の各々を加熱するための加熱装置を含み、前記本体の両端部側に設けられた蒸発器の、加熱装置により加熱された後の温度は、前記本体の中心附近に設けられた蒸発器の、加熱装置により加熱された後の温度より高い。
【０００９】
一実施例において、前記熱装置は温度補償装置である。
一実施例において、前記本体の長さは基板の長さより短い。
【００１０】
一実施例において、前記本体の長さは前記基板の長さの１/２〜４/５である。
一実施例において、前記天井部部材は、前記側壁と一体に構成され、又は、別体に構成される。
【００１１】
一実施例において、天井部部材の中央部に位置するノズルは、その軸線と天井部部材の表面との角度θが９０度である。
【００１２】
一実施例において、前記天井部部材の両端部側に位置するノズルは、その軸線とハウジングの表面との角度θが９０度より小さく、天井部部材の両端部側の方向に向かって傾斜する。
【００１３】
一実施例において、天井部部材の中央部から離れるにつれて、前記複数のノズルの軸線と天井部部材の表面との角度θが徐々に小さくなる。
【００１４】
一実施例において、天井部部材の中央部から離れるにつれて、前記複数のノズルの直径が大きくなる。
【００１５】
一実施例において、天井部部材の中央部から離れるにつれて、前記複数のノズルの配列密度が高くなる。
【００１６】
一実施例において、前記複数のノズルの各々のノズル口は、一列、又は、千鳥状に配置されている。
【００１７】
一実施例において、さらに、３つのポートを備え、第１のポートが前記複数の蒸発器の各々に連通し、第２のポートが前記本体のキャビティーに連通する３ポート弁と、一端が前記３ポート弁の第３のポートに連通する排気管と、前記排気管の他端部に連通するプレナムチャンバーと、を含み、前記蒸発源アセンブリが動作する時に、前記第１のポート、第２のポートが開放され、第３のポートが閉塞され、一方、前記蒸発源アセンブリの動作が停止する時、前記第１のポート、第２のポートが閉塞され、第３のポートが開放される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の単点リニア蒸発源の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る蒸発源アセンブリを模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係るノズルの配置を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る他のノズルの配置を示す平面図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る蒸発源アセンブリの構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の具体的な実施例について、詳細に説明する。ここで開示された実施例は、例を挙げて説明するためのものであり、本発明に対する制限的なものではないと考えられるべきである。
【００２０】
[第１の実施例]
図２に示されるように、本発明の第１の実施例は、基板３０上に薄膜を蒸着するための蒸発源アセンブリを提供する。当該蒸発源アセンブリは、本体１３０と、複数のノズル１４０と、複数の蒸発器１１０と、複数の接続管１５０と、を含んでいる。本体１３０は、キャビティー１３４を囲む天井部部材１３１、底部部材１３２、及び側壁１３３を備え、底部部材１３２には、キャビティー１３４に連通する複数の入力ポート１３２１が設けられている。複数のノズル１４０は、天井部部材１３１に設けられ、キャビティー１３４に連通している。複数の蒸発器１１０は、蒸着すべき材料を収容して蒸発させるために用いられ、それぞれ本体１３０の下方であってそれぞれの入力ポート１３２１に対応する位置に設置され、各蒸発器１１０は開口部１１１を備え、該開口部１１１を介して対応する入力ポート１３２１に連通する。複数の接続管１５０の一端はそれぞれ各蒸発器１１０の開口部１１１に連通し、他端は本体１３０の入力ポート１３２１に連通する。即ち、各蒸発器１１０と本体１３０は複数の接続管１５０を介して互いに連通する。また、複数の接続管１５０の各々は、その上部が広く下部が狭いコーン型管であり，本体１３０内における蒸着材料の蒸気の雰囲気バランスを加速するためのものである。具体的には、蒸発器１１０は坩堝であり、その中に収容される蒸着すべき材料は同じものであっても良く、異なるものであっても良い。
【００２１】
蒸発源アセンブリは、多点リニア蒸発源アセンブリであることが可能である。該蒸発源アセンブリは、さらに、蒸発器１１０の底部又は周囲に設置され、蒸発器１１０内にある蒸着すべき材料を加熱するための加熱装置１２０を含む。加熱装置１２０は、独立の加熱装置（例えば、温度補償装置）であることが可能であり、各蒸発器１１０をそれぞれ異なる温度まで加熱する。例えば，本体１３０の両端部側に設けられた蒸発器１１０の、加熱装置１２０により加熱された後の温度は、本体１３０の中心附近に設けられた蒸発器１１０の、加熱装置１２０により加熱された後の温度より高い。加熱装置１２０は、蒸着すべき材料の特性に応じて選択することができる。
【００２２】
本体１３０は、細長形であり、間隔を隔てて基板３０の下方に平行に設けられており、例えば両端が密封されている中空管である。本体１３０として、剛性及び熱伝導性に優れる材料を採用することができ、例えば、亜鉛めっき鋼板（ＳＵＳ３０４）又はチタン（Ｔｉ）材料からなることができる。天井部部材１３１は、側壁１３３と一体に構成されてもよく、別体に構成されても良い。蒸発源アセンブリの全体の体積を減少させるために、本体１３０の長さを、基板３０の長さより短くすることができ、例えば、本体１３０の長さを、基板３０の長さの１/２〜４/５にすることができる。
【００２３】
ノズル１４０は、天井部部材１３１に個別に設置されている（例えば、天井部部材１３１に半田付けされた）ノズル管であり、或いは、天井部部材１３１に形成されている貫通孔である。ノズル１４０の軸線は、天井部部材１３１の表面と角度θをなす。また、天井部部材１３１の中央部に位置するノズル１４０は、その軸線と天井部部材１３１の表面との角度θが９０度であり、すなわち、ノズル１４０の軸線が天井部部材１３１の表面に対して垂直であり、キャビティー１３４内の蒸着すべき材料を基板３０の中央部に直接堆積させる。天井部部材１３１の両端部側に位置するノズル１４０は、その軸線と天井部部材１３１の表面との角度θが９０度より小さく、天井部部材１３１の両端部側の方向に向かって傾斜する。天井部部材１３１の中央部から離れるにつれて、ノズル１４０の軸線と天井部部材１３１の表面との角度θが徐々に小さくなり、キャビティー１３４内の蒸着すべき材料を基板３０の両端部側に堆積させる。具体的には、天井部部材１３１の中央部に位置するズル１４０の角度θと天井部部材１３１の両端部側に位置するノズル１４０の角度θとの差分は、基板３０と本体１３０の長さとの差分に関する。即ち、長さの差分が大きくなるほど、角度の差分も大きくなるため、基板３０の両端部側にも材料が堆積される。さらに、天井部部材１３１の中央部から離れるにつれて、ノズル１４０の直径を徐々に大きくし、配列密度も徐々に大きくすることによって、基板３０の両端部側の薄膜の膜厚の均一性を向上させる。図３、図４を参照すると、ノズル１４０上端のノズル口１４１は、一列、又は、千鳥状に配置され、即ち、ノズル１４１の連結線が直線状又は鋸歯状に呈され、ノズル１４０の上方の蒸気圧のバランスをより良くさせる。
【００２４】
接続管１５０は、亜鉛めっき鋼板（SUS３０４）又はチタン（Ti）材料からなる。該接続管１５０は、蒸発器１１０に蒸着材料を充填できるように蒸発器１１０に着脱可能に接続される。
【００２５】
[第２の実施例]
図５は、本発明の第２の実施例に係る蒸発源アセンブリを示し、第１の実施例に係る蒸発源アセンブリとほぼ同様であり、相違点は、該第２の実施例の蒸発源アセンブリは、さらに、排気管１６０、プレナムチャンバー１７０、３ポート弁１８０を含むことにある。該３ポート弁１８０は、３つのポートを備え、第１のポートが蒸発器１１０に連通し、第２のポートが本体１３０のキャビティー１３４に連通し、第３のポートが排気管１６０の一端部に連通し、排気管１６０の他端部がプレナムチャンバー１７０に連通する。該第２の実施例において、蒸発器１１０、キャビティー１３４及び排気管１６０は、３ポート弁１８０を介してお互いに連通することができる。
【００２６】
蒸発源アセンブリが動作する時に、該３ポート弁１８０の第１のポート、第２のポートを開放するとともに、第３のポートを閉塞することで、蒸発器１１０から蒸発された蒸気をキャビティー１３４に流通させ、一方、蒸発源アセンブリが動作が停止している時に、３ポート弁１８０の第１のポート、第２のポートを閉塞するとともに、第３のポートを開放することで、蒸発器１１０から蒸発された蒸気を排気管１６０を介してプレナムチャンバー１７０に回収させて、材料の浪費を防止可能である。
【００２７】
該第２の実施例における蒸発源アセンブリの他の構成は、第１の実施例と同様であるため、ここで、説明を省略する。
【００２８】
本発明に開示された蒸発源アセンブリにおいて、キャビティー１３４の蒸気圧力のバランスが比較的良く、さらに、両端部側のノズル１４０が傾斜に設置されることにより、各ノズル１４０から吹き付けられた蒸気の密度や圧力を比較的均等にするため、基板３０上に形成された薄膜の膜厚が非常に均等になり、検証した結果、薄膜の均一度が±３％より小さい。一方、本発明の蒸発源アセンブリは、蒸着しない場合、キャビティー１３４内の蒸気をプレナムチャンバー１７０に回収させるため、材料使用率が３０％を上回る。
【００２９】
[第３の実施例]
本発明は、さらに、真空チャンバーと、真空チャンバー内に設けされた実施例１又は２に記載の蒸発源アセンブリとを含む薄膜堆積装置を提供する。薄膜堆積装置は、上記の蒸発源アセンブリを使用することにより、材料使用率を３０％より大きくし、薄膜の均一度を±３％より小さくすることができる。
【００３０】
[第４の実施例]
本発明は、さらに、第３の実施例に記載の蒸発源アセンブリを利用して、基板３０上に薄膜を堆積する薄膜堆積方法を提供する。
【００３１】
該方法において、真空チャンバーに設置された複数の蒸発器１１０を加熱することで、蒸発器１１０に収容されている蒸着材料を蒸発させ、蒸着材料の蒸気が蒸発器１１０の開口部１１１、本体１３０の入力ポート１３２１を順次経由して本体１３０のキャビティー１３４に送り込まれるようにし、ノズル１４０を制御することで、該キャビティー１３４内の蒸着材料の蒸気をノズル１４０を介して本体１３０の上方に位置する基板３０上に堆積させる。
【００３２】
以上をまとめて、上記のような本発明の好ましい実施例を開示したが、本発明はそれに制限されるものではなく、当業者にとって、本発明の特許請求の範囲に開示された本発明の範囲と主旨を逸脱しない限り、各種の変更及び修正が全て本発明の保護範囲に含まれることは言うまでもない。 
【符号の説明】
【００３３】
１０  本体
１２  ノズル
２０  坩堝
３０  基板
１１０  蒸発器
１１１  開口部
１２０  加熱装置     
１３０  本体
１３１  天井部部材
１３２  底部部材
１３２１  入力ポート
１３３  側壁
１３４  キャビティー
１４０  ノズル
１４１  ノズル口
１５０  接続管
１６０  排気管
１７０  プレナムチャンバー
１８０  ３ポート弁
【図１】
2014201833.tif 000003
【図２】
2014201833.tif 000004
【図３】
2014201833.tif 000005
【図４】
2014201833.tif 000006
【図５】
2014201833.tif 000007