(57)【要約】【課題】蒸着による成膜速度を保ちながらも極めて良好に成膜速度および成膜膜厚を制御することが可能な成膜装置、および成膜方法を提供する。【解決手段】基板Ｗ上に蒸着膜を成膜するための成膜装置１であり、原料蒸気Ｍｇを発生させる蒸着源５と、蒸着源５に対して基板Ｗを対向配置可能な状態で保持する基板保持手段７と、基板保持手段７と蒸着源５との間の空間ａを囲む状態でガスウォール１１を形成するガスウォール形成手段９とを備えている。このガスウォール形成手段９は、蒸着源５を囲む位置に配置され、蒸着源５側から基板保持手段７側に向かってガスＧを噴出するガス供給端９ａからなり、ガス供給端９ａからのガスＧの噴き出し角度によって内径自在にガスウォール１１を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に蒸着膜を成膜するための成膜装置であって、
原料蒸気を発生させる蒸着源と、
前記蒸着源に対して基板を対向配置させた状態で保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段と前記蒸着源との間の空間を囲む状態でガスウォールを形成するガスウォール形成手段とを備えた
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１記載の成膜装置において、
前記ガスウォール形成手段は、内径自在に前記ガスウォールを形成する
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項１記載の成膜装置において、
前記ガスウォール形成手段は、前記基板保持手段と前記蒸着源との間の空間を囲む任意の位置にガスウォールを形成する
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項１記載の成膜装置において、
前記ガスウォール形成手段は、前記蒸着源を囲む位置に配置され、当該蒸着源側から前記基板保持手段側に向かってガスを噴出するガス供給端からなる
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項１記載の成膜装置において、
前記ガスウォール形成手段は、前記基板保持手段と前記蒸着源との間の空間を囲む位置に当該空間方向に向けて配置された複数のガス供給口を有している
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
蒸着源と当該蒸着源に対向配置された基板との間の空間をガスウォールで囲んだ状態で、前記蒸着源から原料蒸気を発生させることにより、当該原料蒸気に前記基板の表面を晒して成膜原料を堆積させる
ことを特徴とする成膜方法。
【請求項７】
請求項６記載の成膜方法において、
前記ガスウォールの内径を制御することにより、前記基板に入射される前記原料蒸気の量を制御する
ことを特徴とする成膜方法。
【請求項８】
請求項６記載の成膜方法において、
前記ガスウォールに設ける開口部の面積を制御することにより、前記基板に入射される前記原料蒸気の量を制御する
ことを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面に蒸着膜を成膜するために用いる成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料のエレクトロルミネッセンス(electroluminescence：以下ＥＬと記す）を利用した有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に有機層を挟持してなる。このような構成の有機ＥＬ素子においては、有機層の材料選択によって各色に発光する発光素子を得ることが可能であり、また各色に発光する発光素子を所定状態で配列形成することによって、マルチカラー表示またはフルカラー表示が可能であることから、近年注目を集めている。
【０００３】
ところで、このような有機ＥＬ素子の製造においては、真空蒸着法による有機層の成膜が行われている。真空蒸着法は、蒸発源の上方に当該蒸発源に対して基板を対向させて配置した状態で、当該蒸発源から成膜原料を蒸発させることで、当該基板の表面に成膜原料の原料蒸気を供給し堆積させる方法である。
【０００４】
そして、真空蒸着法を行う成膜装置（真空蒸着装置）は、真空チャンバ内に、加熱自在な蒸発源が配置されると共に、この蒸発源の上方に基板を保持する手段を設けてなる。また、このような成膜装置においては、蒸着源と基板とが対向する空間を加熱された壁（ホットウォール）で囲む構成が提案されている。このようなホットウォールを設けることにより、蒸着源から放射状に放出された原料蒸気がホットウォールに付着することなく基板側に反射される。これにより、基板に成膜される蒸着膜（有機膜）の膜厚の均一化、真空チャンバの内壁に付着した蒸着物質による基板のクロス汚染の防止、さらには材料利用効率の向上による成膜速度の向上を図ることができる（下記特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−８０９６１号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したホットウォールを有する成膜装置では、成膜速度の制御は蒸着源の加熱温度の調整によって行われているが、加熱温度の調整に対する成膜速度の応答性は非常に鈍い。したがって、成膜速度の制御性、すなわち成膜膜厚の制御性が悪かった。
【０００７】
そこで本発明は、蒸着による成膜速度を保ちながらも極めて良好に成膜速度および成膜膜厚を制御することが可能な成膜装置、および成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するための本発明の成膜装置は、基板上に蒸着膜を成膜するための成膜装置であり、蒸着源、基板保持手段、およびガスウォール形成手段を備えている。このうち蒸着源は、原料蒸気を発生させるものである。また基板保持手段は、蒸着源に対して基板を対向配置するものである。また、ガスウォール形成手段は、基板保持手段と蒸着源との間の空間を囲む状態でガスウォールを形成するものである。
【０００９】
また、本発明の成膜方法は、蒸着源と当該蒸着源に対向配置された基板との間の空間をガスウォールで囲んだ状態で、蒸着源から原料蒸気を発生させることにより、当該原料蒸気に基板の表面を晒して成膜原料を堆積させる方法である。
【００１０】
このような構成の成膜装置および成膜方法によれば、ガスウォール形成手段によって形成されたガスウォールによって、基板保持手段と蒸着源との間の空間が囲まれる。このため、蒸着源から放射状に放出される原料蒸気の通過経路が、ガスウォールで囲まれた範囲に限定される。したがって、ガスウォールの外周側、すなわち蒸着源と基板保持手段との間の空間よりも外周側への原料蒸気の飛散が防止され、基板保持手段に保持された基板に対して原料蒸気をむだなく入射させることができる。しかも、ガスウォール形成手段によるガスウォールの形成状態によって、応答性良好に、基板に入射される原料蒸気の量が制御される。
【００１１】
例えば、ガスウォール形成手段を、内径自在にガスウォールを形成するものとすれば、基板保持手段に保持された基板の径に対するガスウォールの内径の大きさが調整されることで、基板よりも外周に入射される原料蒸気の量が制御され、結果として基板に入射される原料蒸気の量が制御されることになる。また、ガスウォール形成手段を、基板保持手段と蒸着源との間の空間を囲む任意の位置にガスウォールを形成するものとすれば、この空間を囲む任意の位置に開口部を有するガスウォールが形成され、この開口部から空間の外周側に飛散する原料蒸気の量が制御され、結果として基板に入射される原料蒸気の量が制御されることになる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明の成膜装置および成膜方法によれば、基板保持手段と蒸着源との間の空間を囲む状態でガスウォールを形成することにより、基板に対して原料蒸気をむだなく入射させつつ、基板に入射される原料蒸気の量をガスウォールの形成状態に対して応答性良好に制御することができる。したがって、蒸着による成膜速度を保ちながらも、極めて良好に成膜速度および成膜膜厚を制御することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の成膜装置および成膜方法を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の成膜装置１の構成を説明するための構成図であり、図１（１）は断面図、図１（２）は要部斜視図である。
【００１５】
これらの図に示す成膜装置１は、例えば、有機ＥＬ素子を基板上に配列形成してなる表示装置を形成する際に、基板Ｗ上に有機材料からなる蒸着膜を成膜するための、いわゆる蒸着成膜装置である。この表示装置１は、内部を減圧状態に保つことができる真空チャンバ３の内部に、蒸着源５、基板保持手段７、およびガスウォール形成手段９が設けられている。尚、真空チャンバ３および基板保持手段７は、図１（１）の断面図のみに図示した。
【００１６】
このうち、蒸着源５は、原料蒸気Ｍｇを発生させるもので、例えば加熱機構を備えたるつぼ状の容器で構成されている。この蒸着源５は、るつぼ状の内部に収容した成膜原料（有機材料）Ｍを加熱によって蒸発させることにより、原料蒸気Ｍｇを発生させる。また、複数の成膜原料Ｍを共蒸着させる場合には、真空チャンバ３内に複数の蒸着源５を配置させる。
【００１７】
また、基板保持手段７は、蒸着源５に対して基板Ｗを対向配置させた状態で保持するものである。通常、蒸着源５は、るつぼ状の開口を上方向に向けて配置されるため、基板保持手段７は、蒸着源５の真上に成膜面側を下方に向けた状態で基板Ｗを保持する構成となっている。
【００１８】
そして、ガスウォール形成手段９は、蒸着源５と基板保持手段７との間の空間ａを囲む状態でガスウォール１１を形成する。このガスウォール形成手段９は、例えば、蒸着源５側から基板保持手段７側に向けてガスＧを噴き出す複数のガス供給端９ａを、蒸着源５を取り囲む状態で配置してなる。尚、真空チャンバ３内に複数の蒸着源５が配置されている場合、これらの複数の蒸着源５を取り囲む状態でガス供給端９ａを配置させる。
【００１９】
各ガス供給端９ａは、噴き出されたガスＧを、基板Ｗの周縁に沿って拡散させるように噴き出し部が構成されていることとする。そして、これら複数（図面においては４つ）のガス供給端９ａから噴き出したガスＧによって、空間ａを囲む筒状のガスウォール１１が形成されるように、蒸着源５を取り囲む状態でガス供給端９ａが配置されていることとする。尚、これらのガス供給端９ａは、蒸着源５を取り囲む形状に一体形成されても良い。
【００２０】
また、このガスウォール形成手段９は、ガスウォール１１の内径を自在に調整可能な構成となっている。ここで、ガスウォール１１の内径とは、基板保持手段７の高さ位置におけるガスウォール１１の内径であることとする。このような構成は、例えば蒸着源５を中心にして配置されたガス供給端９ａを、図１（１）中２点鎖線に示すように、蒸着源５を中心とする外周側および内周側に自在に傾斜可能な構成とすることで、各ガス供給端９ａからのガスＧの噴き出し角度を調整自在とすることにより実現される。しかしながら、ガスウォール形成手段９の構成は、基板保持手段７の高さ位置におけるガスウォール１１の内径が調整自在であれば、このような構成に限定されることはなく、例えばガス供給端９ａが蒸着源５を中心とする外周側および内周側に移動する構成であっても良い。
【００２１】
ガスウォール形成手段９のガス供給端９ａから噴き出されたガスウォール１１を、基板Ｗの上方側から見た図を図２に示す。この図に示すように、ガスウォール１１は、基板Ｗの外周形状に合わせた筒状であることが好ましく、基板Ｗの外周が矩形である場合には、ガスウォール１１の筒状も開口形状が略矩形で有ることが好ましい。したがって、図３に示すように、基板Ｗの外周が円形である場合には、ガスウォール１１の筒状も開口形状が略円形であることが好ましい。そして、図２および図３に示すように、上述したようなガス供給端（９ａ）の調整により、筒状を保った状態でガスウォール１１の内径が自在に調整されるのである。
【００２２】
尚、図１に示したように、ガスウォール形成手段９は、蒸着源５側から基板保持手段７側にわたるより広い高さ範囲で筒状のガスウォール１１を形成する構成であることが好ましい。また、ガスウォール形成手段９から供給されるガスＧは、窒素（Ｎ2）やアルゴン（Ａｒ）のような不活性ガスが用いられることとする。
【００２３】
このような構成の成膜装置１を用いた成膜方法を説明する。
【００２４】
先ず、蒸着源５のるつぼ状内部に成膜原料Ｍとなる有機材料を収容する。また、基板保持手段７に、蒸着膜の形成が施される基板Ｗを所定状態で保持させる。この状態で、真空チャンバ３を密閉状態として内部を所定圧力にまで減圧する。そして、ガスウォール形成手段９からガスＧを噴き出すことによって基板Ｗと蒸着源５との間の空間ａを囲むガスウォール１１を形成し、この状態で蒸着源５を加熱して成膜原料Ｍの原料蒸気Ｍｇを発生させる。
【００２５】
これにより、原料蒸気Ｍｇが、蒸着源５から上方に向かって放射状に発生する。この際、蒸着源５から基板保持手段７までの間の空間ａは、ガスウォール形成手段９によって形成された筒状のガスウォール１１によって囲まれた状態となっている。このため、蒸着源５から放射状に放出された原料蒸気Ｍｇの通過経路は、ガスウォール１１で囲まれた範囲に限定される。したがって、ガスウォール１１の外周側への原料蒸気Ｍｇの飛散が防止され、基板保持手段７に保持された基板Ｗに対して原料蒸気Ｍｇをむだなく入射させることができる。
【００２６】
しかも、ガスウォール形成手段９が、内径自在にガスウォール１１を形成するものであるため、基板Ｗの径に対するガスウォール１１の内径の大きさが調整されることで、基板Ｗよりも外周側に入射する原料蒸気Ｍｇの量が制御される。このため、基板Ｗに入射される原料蒸気Ｍｇの量を、ガスウォール形成手段９の調整に対して応答性良好に制御することができる。
【００２７】
この結果、蒸着による成膜速度を保ちながらも、極めて良好に成膜速度および成膜膜厚を制御した成膜を行うことが可能になる。
【００２８】
さらに、蒸着源５から放射状に放出された原料蒸気Ｍｇがガスウォールによって基板Ｗ側に反射されるため、基板Ｗに対して様々な方向および角度から原料蒸気Ｍｇが入射するようになり、基板Ｗにおける成膜状態の面内均一化を図ることも可能になる。また、真空チャンバ３の内壁に対する原料蒸気Ｍｇの入射が防止され、基板Ｗのクロス汚染の防止を図ることも可能である。
【００２９】
尚、ガスウォール形成手段９によって形成されるガスウォール１１は、上述したように空間ａを筒状に取り囲む形状に限定されることはない。例えば、図４に示すように、蒸着源５と基板保持手段（図示省略）に保持された基板Ｗとの間の空間を２方向から挟む形状であっても良い。この場合、一対のガスウォール形成手段９を構成する１対のガス供給端（９ａ）の角度調整により、一対のガスウォール１１の間隔が調整される構成であることとする。このような構成であっても、２方向に放出される原料蒸気のムダな拡散を防止でき、一対のガスウォール１１の間隔の調整に対して応答性良好に、基板Ｗに入射される原料蒸気Ｍｇの量を制御することができる。このため、上述と同様に、蒸着による成膜速度を保ちながらも、極めて良好に成膜速度および成膜膜厚を制御した成膜を行うことが可能になる。
【００３０】
また、上述した第１実施形態の各成膜装置１においては、図５に示すように、ガスウォール形成手段９を構成するガス供給端９ａの角度を調整することにより、蒸着源５と基板保持手段７に保持された基板Ｗとの間にガスウォール１１を形成し、このガスウォール１１を原料蒸気Ｍｇのシャッタとして用いることもできる。
【００３１】
さらに、上述した構成の成膜装置１においては、蒸着源５からの原料蒸気Ｍｇの発生を停止させた状態で、ガスウォール形成手段９を原料ガスの供給手段として用いることもできる。ただし、この際、ガスウォール形成手段９からは、基板保持手段７に保持された基板Ｗに向かってガスＧ（成膜ガス）を放出させることとする。これにより、原料蒸気をキャリアガスと共に基板Ｗに供給して成膜を行う、有機気相堆積反応法（organic vapor phase deposition：ＯＶＰＤ）での成膜を行うことも可能である。
【００３２】
＜第２実施形態＞
図６には、第２実施形態の成膜装置２１の構成を説明するための要部斜視図を示す。この図に示す第２実施形態の成膜装置２１が、上述した第１実施形態の成膜装置と異なるところは、ガスウォール形成手段２３の構成にあり、他の構成は第１実施形態と同様であることとする。
【００３３】
すなわち、ガスウォール形成手段２３は、第１実施形態のガスウォール形成手段と同様に、蒸着源５側から基板保持手段に保持される基板Ｗ側に向けてガスＧを噴き出すガス供給端２３ａを、蒸着源５を取り囲む状態で配置してなり、蒸着源５と基板Ｗとの間の空間ａを囲む状態でガスウォール１１を形成する。
【００３４】
そして特に、本第２実施形態においては、蒸着源５の周囲に複数のガス供給端２３ａが配置され、それぞれが個別にガスの噴き出しのＯＮ−ＯＦＦが可能に構成されていることとする。そして、例えば全てのガス供給端２３ａからのガスの噴き出しをＯＮさせた状態では、第１実施形態と同様に、空間ａを囲む筒状のガスウォール１１が形成される。一方、任意のガス供給端２３ａからのガスの噴き出しをＯＦＦにした状態では、筒状のガスウォール１１にスリット状の開口部１１ａが形成される構成となっている。つまり、ガスＧの噴き出しをＯＮとするガス供給端２３ａの選択により、空間ａを囲む任意の位置にガスウォール１１が形成される構成となっているのである。
【００３５】
このような構成の成膜装置２１を用いた成膜方法は、第１実施形態の成膜装置を用いた成膜方法と同様に行われる。
【００３６】
このような成膜装置２１およびこれを用いた成膜方法であっても、蒸着源５から放射状に放出された原料蒸気Ｍｇの通過経路は、ガスウォール１１で囲まれた範囲に限定される。したがって、ガスウォール１１の外周側への原料蒸気Ｍｇをむだなく基板Ｗに入射させることができる。
【００３７】
そして、ガスウォール形成手段２３が、基板保持手段に保持された基板Ｗと蒸着源５との間の空間ａを囲む任意の位置にガスウォール１１を形成できる構成であるため、この空間ａを囲む任意の位置に開口部１１ａを形成させることが可能になり、この開口部１１ａの面積によって空間ａの外周側に飛散する原料蒸気の量が制御され、結果として基板Ｗに入射される原料蒸気の量が制御されることになる。
【００３８】
したがって、上述した第１実施形態と同様に、蒸着による成膜速度を保ちながらも、極めて良好に成膜速度および成膜膜厚を制御することが可能になる。
ことになる。
【００３９】
尚、このような成膜装置２１であっても、ガスウォール形成手段２３によって形成されるガスウォール１１は、上述したように空間ａを筒状に取り囲む形状に限定されることはなく、例えば、空間ａを２方向から挟む形状であっても良いことは同様である。また、ガス供給端２３ａからのガスＧの供給角度が自在となるように構成することにより、第１実施形態で説明した成膜装置および成膜方法と組み合わせることも可能である。
【００４０】
＜第３実施形態＞
図７には、第３実施形態の成膜装置３１の構成を説明するための断面図を示す。この図に示す第３実施形態の成膜装置３１が、上述した第１実施形態および第２実施形態の成膜装置と異なるところは、ガスウォール形成手段３３の構成にあり、他の構成は第１実施形態および第２実施形態と同様であることとする。
【００４１】
すなわち、ガスウォール形成手段３３は、基板保持手段７と蒸着源５との間の空間ａを囲む位置に、空間ａに向けた状態で配置された複数のガス供給口３３ａで構成されている。これらのガス供給口３３ａは、空間ａを囲む状態でまんべんなく、できるだけ密に設けられていることが好ましく、これらのガス供給口３３ａから空間ａ側に低圧力で供給されるガスＧによって、ガスウォール１１を形成する。
【００４２】
また、このガスウォール形成手段３３は、ガス供給口３３ａから供給されるガスＧの圧力を自在に調整可能であり、これによってガスウォール１１の内径が自在に調整されるように構成されている。
【００４３】
このような構成のガスウォール形成手段３３を有する成膜装置３１を用いた成膜方法は、第１実施形態の成膜装置を用いた成膜方法と同様に行われる。
【００４４】
そして、このような成膜装置３１およびこれを用いた成膜方法であっても、蒸着源５から放射状に放出された原料蒸気Ｍｇの通過経路は、ガスウォール１１で囲まれた範囲に限定される。したがって、原料蒸気Ｍｇをむだなく基板Ｗに入射させることができる。
【００４５】
そして、ガスウォール形成手段３３が、ガス供給口３３ａから供給されるガスＧの圧力によって内径自在にガスウォール１１を形成するものであるため、第１実施形態と同様に、基板Ｗに入射される原料蒸気Ｍｇの量をガスウォール形成手段３３の調整に対して応答性良好に制御することができる。
【００４６】
したがって、上述した第１実施形態および第２実施形態と同様に、蒸着による成膜速度を保ちながらも、極めて良好に成膜速度および成膜膜厚を制御することが可能になる。
ことになる。
【００４７】
尚、このような成膜装置３１であっても、ガスウォール形成手段３３によって形成されるガスウォール１１は、上述したように空間ａを筒状に取り囲む形状に限定されることはなく、例えば、空間ａを２方向から挟む形状であっても良いことは同様である。この場合、ガスウォール形成手段３３は、空間ａを２方向から挟む位置に、まんべんなく複数のガス供給口３３ａを配置した構成とする。
【００４８】
また上述した成膜装置３１においては、ガス供給口３３ａからのガスＧの供給圧力を変化させることにより、ガスウォール１１の内径を自在に可変とする構成を説明した。しかしながら、ガス供給口３３ａの配置位置そのものを移動させることにより、これらのガス供給口３３ａから供給されるガスＧで構成されるガスウォール１１の内径を自在に可変とする構成としても良い。
【００４９】
さらに、このような構成の成膜装置３１において、複数のガス供給口３３ａからのガスＧの供給のＯＮ−ＯＦＦを個別に調整可能とすることにより、第２実施形態で説明した成膜装置と同様に、空間ａを囲む任意の位置にガスウォール１１を形成した成膜を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１実施形態の成膜装置の構成を説明するための構成図である。
【図２】第１実施形態の成膜装置において形成されるガスウォールの一例を説明する上面図（その１）である。
【図３】第１実施形態の成膜装置において形成されるガスウォールの他の例を説明する上面図（その２）である。
【図４】第１実施形態の変形例を説明する図である。
【図５】第１実施形態の成膜装置を用いた成膜方法の応用例を説明する図である。
【図６】第２実施形態の成膜装置の構成を説明するための構成図である。
【図７】第３実施形態の成膜装置の構成を説明するための構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１，２１，３１…成膜装置、５…蒸着源、７…基板保持手段、１１…ガスウォール、９，２３，３３…ガスウォール形成手段、９ａ…ガス供給端、３３ａ…ガス供給口、ａ…空間、Ｇ…ガス、Ｍ…成膜原料、Ｍｇ…原料蒸気、Ｗ…基板
【図１】
2005133122.tif 000003
【図２】
2005133122.tif 000004
【図３】
2005133122.tif 000005
【図４】
2005133122.tif 000006
【図５】
2005133122.tif 000007
【図６】
2005133122.tif 000008
【図７】
2005133122.tif 000009