(57)【要約】【課題】均一な膜厚分布の有機薄膜を形成することができる薄膜形成装置を提供する。【解決手段】本発明の薄膜形成装置は、所定の基板５に対して薄膜を形成するための真空槽２と、蒸発源３と、基板５と蒸発源３との間の空間を仕切る仕切り部７とを有している。仕切り部７の上部に、基板５の蒸着領域を制限するためのアパーチャー７０が設けられている。基板５の近傍には、長方形形状の開口部を複数有するマスク６が配設されている。アパーチャー７０は、基板５に対し、アパーチャー７０の幅方向で、かつ、マスク６の開口部６０の長手方向に移動するように構成されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の成膜対象物に対して薄膜を形成するための真空槽と、
前記成膜対象物の近傍に配設され、縦横の幅が異なる開口部を有するマスクと、
前記真空槽内に配設され、所定の蒸発材料を蒸発させるための蒸発源と、
前記マスクと対向するように配設され、前記成膜対象物と前記蒸発源との間の空間を仕切る仕切り部とを備え、
前記仕切り部に、前記成膜対象物の蒸着領域を制限するための細長形状のアパーチャーが設けられ、
前記アパーチャーと前記成膜対象物とが、当該アパーチャーの幅方向で、かつ、当該マスクの開口部の長手方向に相対的に移動するように構成されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
前記マスクに、複数の開口部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記マスクの複数の開口部が、一定方向を向くように配列されていることを特徴とする請求項２記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記アパーチャーと前記成膜対象物のうち、前記アパーチャーが移動するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
前記蒸発源が、前記アパーチャーとともに移動するように構成されていることを特徴とする請求項４記載の薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、有機ＬＥＤ素子の発光層に用いられる有機薄膜を蒸着によって形成するための薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フルカラーフラットパネルディスプレイ用の素子として、有機ＬＥＤ素子が注目されている。有機ＬＥＤ素子は、蛍光性有機化合物を電気的に励起して発光させる自発光型素子で、高輝度、高視野角、面発光、薄型で多色発光が可能であり、しかも数Ｖという低電圧の直流印加で発光する全固体素子で、かつ低温においてもその特性の変化が少ないという特徴を有している。
【０００３】
図４は、従来の有機ＬＥＤ素子を作成するための真空蒸着装置の概略構成図である。
図４に示すように、この有機薄膜形成装置１０１にあっては、真空槽１０２の下部に蒸発源１０３が配設されるとともに、この蒸発源１０３の上方に成膜対象物である基板１０４が配置されている。そして、蒸発源１０４から蒸発される有機材料の蒸気を、マスク１０５を介して基板１０４に蒸着させることによって所定パターンの有機薄膜を形成するようになっている（例えば特開平１１−１２４６６７号公報参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１２４６６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、マスクのピッチのファイン化に伴い、従来の技術では均一な膜厚分布を得ることが困難で、このため、画素の発光にむらが生ずるとともに、膜厚の薄い領域において電流が流れ過ぎることによって素子の劣化を引き起こし、これにより有機ＬＥＤ素子の寿命が制限されるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、均一な膜厚分布の有機薄膜を形成しうる薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、所定の成膜対象物に対して薄膜を形成するための真空槽と、前記成膜対象物の近傍に配設され、縦横の幅が異なる開口部を有するマスクと、前記真空槽内に配設され、所定の蒸発材料を蒸発させるための蒸発源と、前記マスクと対向するように配設され、前記成膜対象物と前記蒸発源との間の空間を仕切る仕切り部とを備え、前記仕切り部に、前記成膜対象物の蒸着領域を制限するための細長形状のアパーチャーが設けられ、前記アパーチャーと前記成膜対象物とが、当該アパーチャーの幅方向で、かつ、当該マスクの開口部の長手方向に相対的に移動するように構成されていることを特徴とする薄膜形成装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記マスクに、複数の開口部が設けられていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記マスクの複数の開口部が、一定方向を向くように配列されていることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の発明において、前記アパーチャーと前記成膜対象物のうち、前記アパーチャーが移動するように構成されていることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記蒸発源が、前記アパーチャーとともに移動するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
このような構成を有する本発明の場合、アパーチャーと成膜対象物とが、アパーチャーの幅方向で、かつ、マスクの開口部の長手方向に相対的に移動するように構成されていることから、アパーチャーから流出する蒸着材料の蒸気が成膜対象物の表面に均一に蒸着するようになるため、成膜対象物に対して確実に膜厚分布の均一化を図ることが可能になる。
【０００９】
その結果、本発明によれば、画素の発光むらを防止することができるとともに、長寿命の有機ＬＥＤ素子を効率良く製造することができる。
【００１０】
また、本発明においては、蒸発源とマスクの間の空間において、アパーチャー以外の部分は仕切り部によって仕切られているため、蒸発源からの熱がマスクに伝わりにくく、これによりマスクの変形に起因する蒸着領域のずれを防止することが可能になる。
【００１１】
さらに、本発明によれば、複数の開口部が設けられたマスクを用い、大型の成膜対象物に複数のパターンの成膜を行う場合や、複数の成膜対象物に対して同時に成膜を行う場合であっても、成膜対象物の各部分について、また各成膜対象物に対して確実に膜厚分布の均一化を図ることが可能になる。
【００１２】
この場合、マスクの複数の開口部を一定方向を向くように配列しておけば、アパーチャーと成膜対象物の相対移動方向を一定にすることができ、これにより効率良く成膜を行うことが可能になる。
【００１３】
また、アパーチャーと成膜対象物のうち、アパーチャーが移動するように構成すれば、簡素な構成で小型の薄膜形成装置を得ることが可能になる。
【００１４】
さらにまた、蒸発源をアパーチャーとともに移動させることにより、蒸発源とアパーチャーとの相対的な位置関係を調整することができ、これにより成膜対象物に対して斜め方向から入射する蒸着成分をカットすることができるため、より膜厚分布の均一化を図ることが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る薄膜形成装置の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る薄膜形成装置の好ましい実施の形態の正面側断面図、図２（ａ）は、同薄膜形成装置の側面側断面図、図２（ｂ）は、同実施の形態の仕切り部の平面図、図３は、アパーチャーとマスクとの関係を示す説明図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態の薄膜形成装置１は、図示しない真空排気系に接続された真空槽２を有し、この真空槽２の下方には蒸発源３が配設されている。
【００１７】
図２に示すように、本実施の形態の場合、蒸発源３は、長方体形状の容器３０を有し、この容器３０内に所定の有機系の蒸着材料（例えばＡｌｑ３）４０が収容されている。そして、容器３０の上方近傍に設けたヒータ３１、３２によって蒸着材料４０を加熱するように構成されている。
【００１８】
一方、真空槽２の上部には、基板ホルダー４が設けられ、この基板ホルダー４に、蒸着膜を形成すべき基板（成膜対象物）５が固定されている。そして、基板５の下方近傍にはマスク６が設けられている。
【００１９】
図３に示すように、本実施の形態の場合、マスク６には、基板５上に所定の薄膜を蒸着するための複数のパターン状の開口部６０が形成されている。
【００２０】
さらに、本実施の形態においては、真空槽２内における基板５と蒸発源３との間の空間を仕切る仕切り部７が設けられている。
【００２１】
ここで、仕切り部７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の材料からなるもので、上述した蒸発源３の上側部分を覆うように、所定の大きさの例えば長方体箱型形状に形成されている。
【００２２】
また、この仕切り部７は、図示しない冷却水等を循環させることによって冷却するように構成されている。
【００２３】
そして、図１及び図２（ａ）（ｂ）に示すように、蒸発源３の鉛直上方で、仕切り部７の上部の中央部分に、細長いスリット形状のアパーチャー７０が、上述したマスク６と対向するように設けられている。
【００２４】
図３に示すように、本実施の形態のアパーチャー７０は、その長さが成膜対象となる基板５の幅より長くなるようにＸ方向の長さが設定されている。
【００２５】
また、アパーチャー７０の幅は、膜厚の均一の観点から、蒸発源３と基板５との間の距離より小さくすることが好ましく、より好ましくは、蒸発源３と基板５との間の距離の１／３以上１／３以下である。
【００２６】
一方、本実施の形態の場合、マスク６の開口部６０は、縦横の幅が異なる長方形形状に形成されている。
【００２７】
この場合、各開口部６０は、Ｘ方向の長さＤｘよりＹ方向の長さＤｙが大きくなるようにその大きさが設定され、さらに、各開口部６０は、一定方向（本実施の形態の場合はＹ方向）を向くように平行に配列されている。
【００２８】
なお、マスク６の開口部６０は、Ｘ方向の長さＤｘが３０ｍｎ程度、Ｙ方向の長さＤｙが６０ｍｎ程度である。
【００２９】
図１に示すように、本実施の形態においては、蒸発源３と仕切り部７が、例えば図示しないボールねじ等を有する移動機構を用いて、共に同一方向に同期して移動するように構成されている。
【００３０】
この場合、蒸発源３及び仕切り部７が移動する方向は、アパーチャー７０の幅方向で、かつ、マスク６の開口部６０の長手方向（図３の矢印Ｙ＋方向又はＹ−方向）である。
【００３１】
また、蒸発源３及び仕切り部７の移動範囲は、図１の２点鎖線で示すホームポジションからアパーチャー７０が基板５の全面を横切るまでの範囲である。
【００３２】
ここで、図１の矢印は、仕切り部７のアパーチャー７０の中心軸線の移動範囲を示すものである。
【００３３】
このような構成を有する本実施の形態においては、まず、基板５を真空槽２内に搬入し、真空槽内を所定の圧力にした後、仕切り部７が待機位置に位置している状態でヒータ３１、３２への通電を行い、蒸着材料４０の蒸発を開始する。
【００３４】
そして、仕切り部７のアパーチャー７０から流出する蒸着材料４０の成膜速度を図示しない膜厚センサによって検出し、その値が所定の値に到達した時点で蒸発源３及び仕切り部７を成膜位置に向って矢印Ｐ方向へ移動させる。
【００３５】
この移動の直後に、蒸発源３のヒータ３１、３２の温度を制御して蒸着材料４０の温度を所定の温度に保持し、これにより蒸着材料４０の成膜速度を一定の速度に制御して成膜を行う。
【００３６】
そして、仕切り部７のアパーチャー７０が基板５の全面を横切った後、蒸発源３及び仕切り部７を待機位置に向って矢印Ｑ方向へ移動させる。この場合、仕切り部７のアパーチャー７０が基板５の全面を横切るまで上記蒸発源３のヒータ３１、３２の温度制御を行う。
【００３７】
そして、仕切り部７のアパーチャー７０が基板５の全面を横切った後、ヒータ３１、３２への通電を停止する。
【００３８】
その後、基板５を真空槽２から搬出し、新たな基板５を真空槽２内へ搬入して上述した工程を繰り返す。
【００３９】
以上述べたように本実施の形態によれば、アパーチャー７０と基板５とが、アパーチャー７０の幅方向で、かつ、マスク６の開口部６０の長手方向に相対的に移動するように構成されていることから、アパーチャー７０から流出する蒸着材料の蒸気が基板５の表面に均一に蒸着するようになるため、特に膜厚分布の均一化を図ることが可能になる。
【００４０】
その結果、本実施の形態によれば、画素の発光むらを防止することができるとともに、長寿命の有機ＬＥＤ素子を効率良く製造することができる。
【００４１】
また、本実施の形態においては、蒸発源とマスク６の間の空間において、アパーチャー７０以外の部分は仕切り部によって仕切られているため、蒸発源からの熱がマスク６に伝わりにくく、これによりマスク６の変形に起因する蒸着領域のずれを防止することが可能になる。
【００４２】
さらに、本実施の形態によれば、上記複数の開口部６０が設けられたマスク６を用い、大型の基板５に複数の素子パターンの成膜を行う場合や、複数基板（図示せず）に対して同時に成膜を行う場合であっても、基板５の各部分について、また各基板に対して確実に膜厚分布の均一化を図ることができる。
【００４３】
また、マスク６の複数の開口部６０を一定方向を向くように配列しておくことにより、アパーチャー７０と基板５の相対移動方向を一定にすることができ、これにより効率良く成膜を行うことができる。
【００４４】
また、アパーチャー７０と基板５のうち、アパーチャー７０が移動するように構成されているので、簡素な構成で小型の薄膜形成装置を得ることができる。
【００４５】
さらにまた、本実施の形態においては、蒸発源３をアパーチャー７０とともに移動させることにより、蒸発源３とアパーチャー７０との位置関係を固定して基板５に対し斜め方向から入射する蒸着成分をカットすることができるため、より膜厚分布の均一化を図ることができる。
【００４６】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上述の実施の形態においては、仕切り部を移動させてアパーチャーを移動させるようにしたが、本発明はこれに限られず、基板側を移動させるようにすることも可能である。
【００４７】
また、アパーチャーの形状については、細長形状であれば、楕円形状、円形状、四角形状等にすることも可能である。
【００４８】
さらに、上記実施の形態においては、成膜時に仕切り部及び蒸発源を１往復させるようにしたが、２往復以上させるようにしてもよい。
【００４９】
さらにまた、本発明は有機ＬＥＤ素子の有機薄膜を形成するための装置に限られず、種々の蒸着装置に適用することができる。ただし、本発明は有機材料を用いて有機ＬＥＤ素子の有機薄膜を形成する場合に特に有効なものである。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、均一な膜厚分布の有機薄膜を形成しうるとともに、蒸発源からの熱の影響を防止しうる薄膜形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜形成装置の好ましい実施の形態の正面側断面図
【図２】（ａ）：同薄膜形成装置の側面側断面図
（ｂ）：同実施の形態の仕切り部の平面図
【図３】アパーチャーとマスクとの関係を示す説明図
【図４】従来の有機ＬＥＤ素子を作成するための真空蒸着装置の概略構成図
【符号の説明】
１…薄膜形成装置　２…真空槽２　　３…蒸発源　　５…基板（成膜対象物）　６…マスク　７…仕切り部　４０…蒸着材料　６０…開口部　７０…アパーチャー
【図１】
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【図２】
2004107763.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004107763.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月7日(2002.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
なお、マスク６の開口部６０は、Ｘ方向の長さＤｘが３０ｍｍ程度、Ｙ方向の長さＤｙが６０ｍｍ程度である。