(57)【要約】【課題】薄膜材料の使用効率が高く、大型基板に所望形状の薄膜を形成できる技術を提供する。【解決手段】  真空槽１１内の処理台１２の載置面１３と対面する位置に放出装置本体３１1〜３１3を配置し、放出装置本体３１1〜３１3と載置面１３との間に防熱板４２1〜４２3を配置し、防熱板４２1〜４２3に形成した孔４３1〜４３3内に放出装置本体３１1〜３１3に接続された細管３３1〜３３3を挿入させ、細管３３1〜３３3の先端を防熱板４２1〜４２3よりも載置面１３に近い位置まで伸ばしておく。真空槽１１内を真空排気し、細管３３1〜３３3から材料ガスを放出して載置面１３上の成膜対象物表面に薄膜を形成するときに、細管３３1〜３３3先端は蒸発温度以上に加熱しておくことができ、材料ガスが凝縮して細管３３1〜３３3先端が閉塞することはなく、成膜対象物表面に、線状の薄膜を形成することができる。【選択図】図１
2012026009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽内に配置され、成膜対象物が載置面上に配置される処理台と、
材料ガスを前記真空槽内に放出させて前記載置面上の前記成膜対象物に到達させ、薄膜を形成する材料ガス放出装置とを有する薄膜形成装置であって、
前記材料ガス放出装置は、前記載置面と対面する位置に配置された防熱板と、
前記防熱板よりも、前記載置面から遠い位置に配置された放出装置本体と、
前記放出装置本体に接続された細管と、
前記防熱板に形成され、前記細管が挿通された孔とを有し、
前記細管の先端は前記載置面に向けられ、前記放出装置本体内の材料ガスが前記孔から放出され、放出された前記材料ガスが、前記処理台に配置された成膜対象物の表面に到達して薄膜が形成される薄膜形成装置。
【請求項２】
前記細管の下端は前記防熱板よりも前記処理台に近い位置に配置された請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記細管と前記孔の内周とは離間された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記細管と前記孔の内周との間には断熱材が配置された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
前記材料ガス放出装置には、前記放出装置本体とは離間した位置に、内部に薄膜材料が配置されたガス発生装置が設けられ、
前記ガス発生装置は前記放出装置本体に接続され、前記ガス発生装置内で前記薄膜材料が加熱されて蒸発して前記材料ガスが生成され、前記放出装置本体に供給されるように構成された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
【請求項６】
前記材料ガス放出装置には、前記放出装置本体の内部に、薄膜材料が配置されたガス発生装置が設けられ、
前記ガス発生装置で前記薄膜材料が加熱されて蒸発して前記材料ガスが生成され、前記放出装置本体に供給される請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
【請求項７】
前記材料ガス放出装置を複数有する請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、真空槽内に、表面にマスクが固定された基板が配置され、真空雰囲気中で基板表面に向けて材料ガス放出装置から有機又は無機の薄膜材料蒸気が放出され、マスクの開口のパターン通りに成形された薄膜が基板表面に形成される薄膜形成工程が行われている。
【０００３】
しかし、薄膜材料を加熱・蒸発させて材料ガスを生成するために、材料ガス放出装置は高温に昇温しており、材料ガスの到達量が減らないように、基板と材料ガス放出装置とが近接して配置されると、マスクが材料ガス放出装置によって加熱され、膨張してパターンが拡大したり、ずれてしまうという問題がある。このようなパターンは、直線状であり、ＲＧＢの各有機薄膜を平行で等間隔な直線状に形成する場合が多い。
【０００４】
また、材料ガス放出装置から放出された材料ガスはマスクに付着すると、マスクの開口部分にも薄膜が形成され、開口形状が歪んでしまう場合がある。また、マスクに付着した薄膜は使用できないので、無駄が多いと言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２５３０８８号公報
【特許文献２】特開２００５−５６６１４号公報
【特許文献３】特開２０００−１０６２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の不都合な点を解決することを目的としており、薄膜材料の使用効率が高く、大型基板に所望形状の薄膜を形成できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置され、成膜対象物が載置面上に配置される処理台と、材料ガスを前記真空槽内に放出させて前記載置面上の前記成膜対象物に到達させ、薄膜を形成する材料ガス放出装置とを有する薄膜形成装置であって、前記材料ガス放出装置は、前記載置面と対面する位置に配置された防熱板と、前記防熱板よりも、前記載置面から遠い位置に配置された放出装置本体と、前記放出装置本体に接続された細管と、前記防熱板に形成され、前記細管が挿通された孔とを有し、前記細管の先端は前記載置面に向けられ、前記放出装置本体内の材料ガスが前記孔から放出され、放出された前記材料ガスが、前記処理台に配置された成膜対象物の表面に到達して薄膜が形成される薄膜形成装置である。
本発明は薄膜形成装置であって、前記細管の下端は前記防熱板よりも前記処理台に近い位置に配置された薄膜形成装置である。
本発明は薄膜形成装置であって、前記細管と前記孔の内周とは離間された薄膜形成装置である。
本発明は薄膜形成装置であって、前記細管と前記孔の内周との間には断熱材が配置された薄膜形成装置である。
本発明は薄膜形成装置であって、前記材料ガス放出装置には、前記放出装置本体とは離間した位置に、内部に薄膜材料が配置されたガス発生装置が設けられ、前記ガス発生装置は前記放出装置本体に接続され、前記ガス発生装置内で前記薄膜材料が加熱されて蒸発して前記材料ガスが生成され、前記放出装置本体に供給されるように構成された薄膜形成装置である。
本発明は薄膜形成装置であって、前記材料ガス放出装置には、前記放出装置本体の内部に、薄膜材料が配置されたガス発生装置が設けられ、前記ガス発生装置で前記薄膜材料が加熱されて蒸発して前記材料ガスが生成され、前記放出装置本体に供給される薄膜形成装置である。
本発明は薄膜形成装置であって、前記材料ガス放出装置を複数有する薄膜形成装置である。
【発明の効果】
【０００８】
マスクを使用せずに、所望形状の薄膜を形成できる。
また、放出した材料ガスが無駄にならない。
また、大型基板に所望形状の薄膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の薄膜形成装置の内部構成図
【図２】載置面上に成膜対象物が配置された状態を説明するための図
【図３】材料ガス放出装置の構造を説明するための図
【図４】載置面上に成膜対象物が配置された状態を説明するための図
【図５】直線状の薄膜の形成を説明するための図
【図６】放出装置本体の内部にガス発生装置が設けられた構造を説明するための図
【図７】逐行走査形状の薄膜の形成を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１を参照し、符号１０は、本発明の薄膜形成装置を示している。
この薄膜形成装置１０は、真空槽１１と処理台１２とを有している。
この処理台１２は、成膜対象物を配置する載置面１３を有しており、ここでは処理台１２は、載置面１３を鉛直上方に向け、真空槽１１の内部に配置されている。図２は、載置面１３上に板状の成膜対象物２０が配置された状態である。
【００１１】
真空槽１１には真空ポンプ１４が接続されており、内部は真空排気されて真空雰囲気にされている。
また、薄膜形成装置１０は、１乃至複数個の材料ガス放出装置３０1、３０2、３０3を有している。
【００１２】
材料ガス放出装置３０1、３０2、３０3の構造は同じであり、図３に、一台の材料ガス放出装置３０1を例にして説明すると、材料ガス放出装置３０1は、放出装置本体３１1と、ガス発生装置３２1とを有している。
放出装置本体３１1は、載置面１３と対面する位置に配置されており、ここでは、載置面１３の上方に配置されている。
【００１３】
放出装置本体３１1の載置面１３と対面する部分には、細管３３1が鉛直に設けられており、細管３３1の先端は、載置面１３に向けられている。細管３３1の中空部分は、放出装置本体３１1の内部の空間に接続されている。
ガス発生装置３２1は、放出装置本体３１1と離間した位置に配置されている。ここではガス発生装置３２1は真空槽１１の内部に配置されているが、真空槽１１の外部に配置されていてもよい。
【００１４】
ガス発生装置３２1には、薄膜材料用の蒸発容器３４ａ、３４ｂを一又は複数台設けられており、この例では、蒸発容器３４ａ、３４ｂが二台設けられ、一方の蒸発容器３４ａにはホストとなる有機材料である薄膜材料３５ａが配置され、他方の蒸発容器３４ｂには、ドーパントとなる有機材料である薄膜材料３５ｂが配置されている。
【００１５】
各蒸発容器３４ａ、３４ｂには、線状のヒータ３６ａ、３６ｂが巻き回されており、ヒータ３６ａ、３６ｂが発熱して、各蒸発容器３４ａ、３４ｂ内の薄膜材料３５ａ、３５ｂが加熱され、蒸発温度以上の温度に昇温して、薄膜材料３５ａ、３５ｂの蒸気から成る材料ガスが生成されるようになっている。
【００１６】
ガス発生装置３２1と放出装置本体３１1とは、供給管３７ａ、３７ｂによって接続され、ガス発生装置３２1内で生成された材料ガスは供給管３７ａ、３７ｂを通り、放出装置本体３１1に供給される。ここでは二本の供給管３７ａ、３７ｂによって、二個の蒸発容器３４ａ、３４ｂと放出装置本体３１1とが、それぞれ別々に接続され、ホスト用の有機材料ガスとドーパント用の有機材料ガスとは別々に放出装置本体３１1に供給され、放出装置本体３１1内で混合され、細管３３1を通って細管３３1の先端から真空槽１１の内部に放出される。
【００１７】
図４は、板状の成膜対象物２０が載置面１３上に配置された状態であり、処理台１２上の成膜対象物２０と放出装置本体３１1とは一の薄膜形成直線に沿った方向に相対的に移動できるように構成されており、細管３３1先端から放出された材料ガスによって、成膜対象物２０表面には、薄膜が線状に形成される。
【００１８】
本例の薄膜形成装置１０は、ＲＧＢ各色のドーパントがそれぞれガス発生装置３２1、３２2、３２3に配置された三台の材料ガス放出装置３０1、３０2、３０3を有しており、三台の放出装置本体３１1、３１2、３１3は、相対的に静止した状態で、放出装置本体３１1、３１2、３１3と成膜対象物２０とが、上述した一の薄膜形成直線に沿った方向に相対的に直線移動して、成膜対象物２０表面に、マスクを設けなくても、Ｒ色と、Ｇ色と、Ｂ色の三本の直線状の有機薄膜が形成される。
【００１９】
そして、材料ガスが成膜対象物２０に到達しない状態で、薄膜形成直線と交差する方向に相対的に移動し、細管３３1、３３2、３３3先端が、成膜対象物２０上の有機薄膜の未成膜な部分と対面するようにし、薄膜形成直線に沿って相対移動させると、図５に示すように、Ｒ色と、Ｇ色と、Ｂ色の三本一組の直線状の有機薄膜２１R、２１G、２１Bが複数組平行に形成される。
【００２０】
各放出装置本体３１1、３１2、３１3は、加熱装置を有しており、加熱装置から供給される熱で、放出装置本体３１1、３１2、３１3内部に供給された材料ガスが、放出装置本体３１1、３１2、３１3の内壁面に析出しないようにされている。ここでは、加熱装置は線状ヒータ３８1、３８2、３８3で構成され、線状ヒータ３８1、３８2、３８3が放出装置本体３１1、３１2、３１3の外周に巻き回され、放出装置本体３１1、３１2、３１3と、細管３３1、３３2、３３3とが加熱されて供給された薄膜材料蒸気の蒸発温度以上の温度に昇温するようにされている。
【００２１】
放出装置本体３１1、３１2、３１3と載置面１３との間には、防熱板４２1、４２2、４２3が配置されている。
ここでは、各放出装置本体３１1、３１2、３１3は、それぞれ別々の冷却容器４１1、４１2、４１3内に配置されている。
【００２２】
各冷却容器４１1、４１2、４１3は、底面部分が放出装置本体３１1、３１2、３１3と載置面１３の間に配置されており、各冷却容器４１1、４１2、４１3の底面部分が、加熱された放出装置本体３１1、３１2、３１3や、放出装置本体３１1、３１2、３１3に巻き回された線状ヒータ３８1、３８2、３８3から放出される輻射熱を遮蔽して、輻射熱が載置面１３上に配置された成膜対象物２０に到達しないようにする防熱板４２1、４２2、４２3にされている。
【００２３】
各防熱板４２1、４２2、４２3は、載置面１３と対面し、載置面１３とは離間して配置されている。各防熱板４２1、４２2、４２3には、それぞれ孔４３1、４３2、４３3が設けられ、各冷却容器４１1、４１2、４１3内に配置された放出装置本体３１1、３１2、３１3に接続された細管３３1、３３2、３３3は、防熱板４２1、４２2、４２3の孔４３1、４３2、４３3に挿通され、各細管３３1、３３2、３３3の先端は、防熱板４２1、４２2、４２3よりも載置面１３に近い位置まで伸ばされ、細管３３1、３３2、３３3から放出される材料ガスが防熱板４２1、４２2、４２3に接触しないようにされている。
【００２４】
ここでは、冷却容器４１1、４１2、４１3の側壁の外周には、液状の冷却媒体が流れる冷却管４４1、４４2、４４3が巻き回されており、輻射熱は冷却容器４１1、４１2、４１3で遮蔽され、真空槽１１の槽壁が加熱されないようになっている。
【００２５】
防熱板４２1、４２2、４２3の載置面１３に向く面とは反対の面には輻射熱が到達するが、防熱板４２1、４２2、４２3は冷却容器４１1、４１2、４１3と接触しており、冷却管４４1、４４2、４４3によって冷却容器４１1、４１2、４１3が冷却されると、防熱板４２1、４２2、４２3は間接的に冷却され、高温にはならないようになっている。
【００２６】
防熱板４２1、４２2、４２3の孔４３1、４３2、４３3の内周面の直径は、細管３３1、３３2、３３3の外径よりも大きく、放出装置本体３１1、３１2、３１3の幅よりも小さくされており、細管３３1、３３2、３３3の外周面と孔４３1、４３2、４３3の内周面が離間しているか、又は、細管３３1、３３2、３３3の外周面と内周面の間の部分に断熱材が充填されている。
【００２７】
どちらの場合でも、昇温された細管３３1、３３2、３３3の熱は防熱板４２1、４２2、４２3には伝導されず、細管３３1、３３2、３３3先端が蒸発温度未満の温度に冷却されないようになっている。
このように、細管３３1、３３2、３３3先端は蒸発温度以上にされており、細管３３1、３３2、３３3先端で材料ガスが凝縮して閉塞されないようになっており、また、載置面１３上に配置された成膜対象物２０が、輻射熱によって加熱されないようになっている。
【００２８】
処理台１２の内部には冷却装置１６が配置されており、成膜対象物２０は冷却装置１６によって冷却され、成膜対象物２０の表面に到達した材料ガスは効率的に凝集され、材料ガスが成膜対象物２０表面で反射されて真空槽１１内に拡散しにくいようにされている。
【００２９】
なお、図３、４に符号３２1で示すように、真空槽１１内に膜厚センサー４６ａ、４６ｂを設けておき、各蒸発容器３２1、３２2、３２3にサンプル管４７ａ、４７ｂを設けて、各蒸発容器３２1、３２2、３２3内で生成された材料ガスが膜厚センサー４６ａ、４６ｂの検出面に到達して薄膜が形成されるようにしておき、同じ蒸発容器３２1、３２2、３２3内で生成された材料ガスによって形成される薄膜のうち、膜厚センサ４６ａ、４６ｂが検出する薄膜の膜厚と、成膜対象物２０表面に形成される薄膜の膜厚との関係を予め求めておくと、膜厚センサ４６ａ、４６ｂが検出した膜厚の値によって、成膜対象物２０表面の薄膜の膜厚値が分かる。
【００３０】
以上は、放出装置本体３１1、３１2、３１3を相対的に静止させていたが、各放出装置本体３１1、３１2、３１3を薄膜形成直線に沿った方向に成膜対象物２０との間で相対的に移動させると共に、成膜対象物２０の表面とは平行に、薄膜形成直線とは垂直な方向に個別に移動させることもできる。
【００３１】
図１〜４の符号５１1、５１2、５１3は、カメラであり、このカメラ５１1、５１2、５１3が成膜対象物２０表面のパターンを撮影して撮影画像を制御装置５２1、５２2、５２3に伝送し、制御装置５２1、５２2、５２3が電送された撮影画像中からアラインメントマークとなるパターン認識し、アラインメントマーク位置と放出装置本体３１1、３１2、３１3との相対的な位置関係を認識して相対位置の誤差量を求め、移動装置５３1、５３2、５３3を動作させて放出装置本体３１1、３１2、３１3を薄膜形成直線とは垂直な方向に移動させて相対位置の誤差量をゼロに近づけ、各放出装置本体３１1、３１2、３１3が成膜対象物２０表面の正確な位置に薄膜を形成するようにするとよい。
【００３２】
上記実施例では、放出装置本体３１1とは離間した位置にガス発生装置３２1が設けられていたが、図６に示すように、放出装置本体３１1、３１2、３１3の内部にガス発生装置３２1、３２2、３２3を設けてもよい。
また、この図６に示すように、サンプル管４７1、４７2、４７3は、放出装置本体３１1、３１2、３１3に接続され、膜厚センサ４６1、４６2、４６3によって膜厚を測定するようにしてもよい。
【００３３】
また、放出装置本体３１1、３１2、３１3は成膜対象物２０表面に直線状の薄膜２１R、２１G、２１Bを形成するだけではなく、図７に示すように逐行走査形状の薄膜２２を形成することもでき、すなわち幅を有する線状の薄膜で長方形パターン２３を埋めることもできる。符号２４は細管の逐行走査跡を示している。
【００３４】
有機ＥＬディスプレイを作製する際、ＨＩＬ／ＨＴＬをフレームマスクで成膜した後、本発明でＲ、Ｇ、Ｂ発光ドットを作製し、次いでフレームマスクでＥＴＬ／ＥＩＬ／電極層を作ることが可能である。
薄膜は、一層に限定されず、例えば、成膜対象物２０側から、Ｒ色、Ｇ色又はＢ色の場合、ＴＣＯ基板／ＨＩＬ／ＨＴＬ／ＥＬ(Ｒ)／ＥＴＬ／ＥＩＬの多層の薄膜、ＴＣＯ基板／ＨＩＬ／ＨＴＬ／ＥＬ(Ｇ)／ＥＴＬ／ＥＩＬの多層の薄膜、又はＴＣＯ基板／ＨＩＬ／ＨＴＬ／ＥＬ(Ｂ)／ＥＴＬ／ＥＩＬの多層の薄膜を形成し、これらＲＧＢの薄膜を、成膜対象物２０上に、繰り返しこの順序で配置することができる。
【００３５】
例えば、細管３３1、３３2、３３3の中空部分の幅は２０μｍ程度、成膜する線の幅によって載置面１３上に配置した成膜対象物２０表面と細管３３1、３３2、３３3の先端との間の距離は０．０１ｍｍ以上５ｃｍ以下の範囲で成膜することができる。成膜する線の幅は最小２０μｍ余で形成することができる。
【００３６】
薄膜からなる線の幅は細管３３1、３３2、３３3の中空部分の幅および成膜対象物２０表面と細管３３1、３３2、３３3の先端との間の距離で調整できる。細管３３1、３３2、３３3の中空部分の幅が小さいほど、又成膜対象物２０表面と細管３３1、３３2、３３3の先端との間の距離が短いほど、薄膜からなる線の幅は小さい。
【００３７】
なお、複数の細管３３1、３３2、３３3は、薄膜形成直線とは垂直な方向に離間すると共に、放出装置本体３１1、３１2、３１3同士を離間させるために、薄膜形成直線方向にも離間されている。
【００３８】
また、細管３３1、３３2、３３3の中心間距離は、形成する薄膜の中心間距離に等しく設定しても良いし、一本の細管３３1、３３2、３３3が一回の相対移動で形成する薄膜を複数本側面を接触させて成膜する場合は、細管３３1、３３2、３３3の中心間距離を合成薄膜の中心間距離に設定するとよい。
【００３９】
なお、上記例では、各蒸発容器内に異なるドーパントを配置して、各放出装置本体３１1、３１2、３１3から異なる色の有機薄膜を形成するようにしたが、同じドーパントを配置して各放出装置本体３１1、３１2、３１3から同じ色の有機薄膜を形成してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１０……薄膜形成装置
１１……真空槽
１２……処理台
１３……載置面
２０……成膜対象物
３０1、３０2、３０3……材料ガス放出装置
３１1、３１2、３１3……放出装置本体
３２1、３２2、３２3……ガス発生装置
３３1、３３2、３３3……細管  
４２1、４２2、４２3……防熱板
４３1、４３2、４３3……孔
【図１】
2012026009.tif 000003
【図２】
2012026009.tif 000004
【図３】
2012026009.tif 000005
【図４】
2012026009.tif 000006
【図５】
2012026009.tif 000007
【図６】
2012026009.tif 000008
【図７】
2012026009.tif 000009