(57)【要約】【課題】柔軟性のある成膜対象物の表面に、膜均一性の良い薄膜を形成できる成膜装置を提供する。【解決手段】  対象物配置部１３の成膜対象物１２が配置される配置面１４は曲面であり、原料ガス放出部２０1、２０2は、放出容器２１と、放出容器２１の配置面１４と対向する面に設けられ、配置面１４と平行に曲げられた放出板２２と、放出容器２１の内側に放出板２２と平行に対向して配置され、放出容器２１の内部空間を、放出板２２が露出する第一の空間２４と、他方の第二の空間２５とに分離する拡散板２３と、第二の空間２５に接続された原料ガス源２６とを有し、放出板２２の正ｎ角形格子（ｎは３以上６以下の整数）の交点には、配置面１４の法線方向に沿った放出孔２８が設けられ、放出板２２の正ｎ角形格子の中心を通る配置面１４の法線と、拡散板２３との交点には、配置面１４の法線方向に沿った拡散孔２９が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽内に原料ガスを放出する原料ガス放出部と、
成膜対象物が配置され、前記成膜対象物の表面に前記原料ガスの薄膜が形成される対象物配置部と、
を有する成膜装置であって、
前記対象物配置部の前記成膜対象物が配置される配置面は曲面であり、
前記原料ガス放出部は、
前記原料ガスが導入される放出容器と、
前記放出容器の前記配置面と対向する面に設けられ、前記配置面と平行に曲げられた放出板と、
前記放出容器の内側に前記放出板と平行に対向して配置され、前記放出容器の内部空間を、前記放出板の裏面が露出する第一の空間と、他方の第二の空間とに分離する拡散板と、
前記第二の空間に接続された原料ガス源と、
を有し、
前記放出板の正ｎ角形格子（ｎは３以上６以下の整数）の交点には、前記配置面の法線方向に沿った放出孔がそれぞれ設けられ、
前記正ｎ角形格子の中心を通る前記配置面の法線と、前記拡散板との交点には、前記配置面の法線方向に沿った拡散孔がそれぞれ設けられた成膜装置。
【請求項２】
前記対象物配置部は円筒形状であり、前記配置面は前記対象物配置部の外周側面に設けられた請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記放出孔の開口の合計面積は、前記拡散孔の開口の合計面積と同じである請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項４】
前記放出板に電圧を印加し、前記成膜空間で前記原料ガスのプラズマを生成する電圧供給部を有し、
プラズマＣＶＤ法により前記薄膜が形成される請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項５】
前記第二の空間に前記配置面と平行に配置されたリング磁石と、
前記リング磁石のリングの内側に配置された中心磁石と、
を有し、
前記リング磁石の前記配置面に向けられた表面と、前記中心磁石の前記配置面に向けられた表面とは、互いに逆極性の磁極を備え、前記配置面から互いに等距離に位置する請求項４記載の成膜装置。
【請求項６】
前記放出容器には、前記放出容器を前記原料ガスの凝縮温度以上に加熱する加熱部が設けられ、
真空蒸着法により前記薄膜が形成される請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に係り、特に有機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬ照明デバイス等の有機半導体素子の製造に用いられる成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、発光効率が高く、薄い発光装置を組み立てることができることから、表示装置や照明機器の用途に注目されており、現在、有機ＥＬ素子を薄く柔軟性のあるフィルム基板上に形成する技術が提案されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子には、有機層に水分が入りこむと劣化して寿命が短くなるという性質があるため、大気中の水分から遮断する封止技術が必要とされている。
薄膜による封止技術としては、ＳｉＮ等の無機物の薄膜を、成膜温度の低いプラズマ化学気相蒸着（プラズマＣＶＤ）法により成膜する方法が知られている。
【０００４】
図８を参照し、フィルム基板である成膜対象物１１２上にプラズマＣＶＤ法により封止膜を形成する従来の成膜装置１００では、原料ガス源１２６から放出容器１２１内に導入された原料ガスは、放出板１２２に設けられた複数の放出孔１２８からそれぞれ成膜空間１１６に放出され、プラズマ化され、成膜対象物１１２の表面には原料ガスの化学反応物からなる封止膜が形成される。
【０００５】
しかしながら、従来の成膜装置１００では、成膜空間１１６の原料ガス分布にムラが生じて、形成される封止膜の膜均一性が低下し、その結果、封止膜を透過する透過光の強度に明暗が生じたり、封止膜にピンホールが形成されて封止性能が不十分になるという問題があった。
【０００６】
下記特許文献１、２では、放出板１２２が対象物配置部１１３の外周側面と平行に曲げられた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１５２４１６号公報
【特許文献２】国際公開２００８／０２６２４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、２に開示された構成では、各放出孔１２８と成膜対象物１１２の表面との間の間隔が均等に揃えられているものの、放出容器１２１内に導入された原料ガスの各放出孔１２８への到達量には放出孔１２８間で差がある。
【０００９】
成膜対象物１１２の大型化に伴って放出板１２２の面積が拡大すると、各放出孔１２８への原料ガスの到達量の差が広がり、各放出孔１２８から放出される原料ガスの流量は放出孔１２８間で不均一になるという問題があった。
【００１０】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、柔軟性のある成膜対象物の表面に、膜均一性の良い薄膜を形成できる成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明は、真空槽と、前記真空槽内に原料ガスを放出する原料ガス放出部と、成膜対象物が配置され、前記成膜対象物の表面に前記原料ガスの薄膜が形成される対象物配置部と、を有する成膜装置であって、前記対象物配置部の前記成膜対象物が配置される配置面は曲面であり、前記原料ガス放出部は、前記原料ガスが導入される放出容器と、前記放出容器の前記配置面と対向する面に設けられ、前記配置面と平行に曲げられた放出板と、前記放出容器の内側に前記放出板と平行に対向して配置され、前記放出容器の内部空間を、前記放出板の裏面が露出する第一の空間と、他方の第二の空間とに分離する拡散板と、前記第二の空間に接続された原料ガス源と、を有し、前記放出板の正ｎ角形格子（ｎは３以上６以下の整数）の交点には、前記配置面の法線方向に沿った放出孔がそれぞれ設けられ、前記正ｎ角形格子の中心を通る前記配置面の法線と、前記拡散板との交点には、前記配置面の法線方向に沿った拡散孔がそれぞれ設けられた成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、前記対象物配置部は円筒形状であり、前記配置面は前記対象物配置部の外周側面に設けられた成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、前記放出孔の開口の合計面積は、前記拡散孔の開口の合計面積と同じである成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、前記放出板に電圧を印加し、前記成膜空間で前記原料ガスのプラズマを生成する電圧供給部を有し、プラズマＣＶＤ法により前記薄膜が形成される成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、前記第二の空間に前記配置面と平行に配置されたリング磁石と、前記リング磁石のリングの内側に配置された中心磁石と、を有し、前記リング磁石の前記配置面に向けられた表面と、前記中心磁石の前記配置面に向けられた表面とは、互いに逆極性の磁極を備え、前記配置面から互いに等距離に位置する成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、前記放出容器には、前記放出容器を前記原料ガスの凝縮温度以上に加熱する加熱部が設けられ、真空蒸着法により前記薄膜が形成される成膜装置である。
【発明の効果】
【００１２】
配置面と平行に曲げられた放出板に放出孔が等間隔に設けられ、放出容器の第二の空間に導入された原料ガスは、第一の空間で均一に拡散された後で、各放出孔から成膜空間に放出されるため、成膜空間の原料ガス分布の均一性が向上し、曲面からなる成膜対象物の表面であっても膜均一性の良い薄膜が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の成膜装置の一例の内部構成図
【図２】巻き出し軸と巻き取り軸とを備える実施形態を説明するための図
【図３】平板に戻された状態での放出板と拡散板の部分拡大平面図
【図４】リング磁石と中心磁石とを備える実施形態を説明するための図
【図５】複数の拡散板を備える実施形態を説明するための図
【図６】原料ガス放出部の構造の別例を説明するための図（１）
【図７】原料ガス放出部の構造の別例を説明するための図（２）
【図８】従来の成膜装置の内部構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１を参照し、本発明の成膜装置１０の構造の一例を説明する。
本発明の成膜装置１０は、真空槽１１と、真空槽１１内に原料ガスを放出する原料ガス放出部２０1、２０2と、成膜対象物１２が配置され、成膜対象物１２の表面に原料ガスの薄膜が形成される対象物配置部１３とを有している。
真空槽１１には真空排気部１９が接続されている。真空排気部１９を動作させると、真空槽１１内は真空排気され、真空雰囲気が形成される。
【００１５】
対象物配置部１３の成膜対象物１２が配置される配置面１４は曲面である。
本実施形態では、対象物配置部１３は円筒形状であり、配置面１４は対象物配置部１３の外周側面に設けられている。なお、対象物配置部１３の形状は、曲面の配置面１４を備えるならば、円筒形状に限定されず、例えば球形状であってもよい。
【００１６】
図２を参照し、本実施形態では、真空槽１１には、内部に巻き出し軸５３が配置された第一の副真空槽５１と、内部に巻き取り軸５４が配置された第二の副真空槽５２とがそれぞれ気密に接続されている。第一、第二の副真空槽５１、５２にはそれぞれ真空排気部５５、５６が接続され、内部が真空排気されるようになっている。
【００１７】
巻き出し軸５３の中心軸線と巻き取り軸５４の中心軸線とは、それぞれ対象物配置部１３の中心軸線と平行に向けられており、対象物配置部１３と巻き出し軸５３と巻き取り軸５４とは、それぞれ自身の中心軸線を中心に回転できるように構成されている。
【００１８】
成膜対象物１２は柔軟性のある部材からなり、成膜対象物１２の裏面は配置面１４に密着できるようになっている。
本実施形態では、成膜対象物１２は帯状のフィルムであり、一端を中心にロール状に巻かれた状態で、巻き出し軸５３に装着され、ロールの外周から引き出された成膜対象物１２の端部は、対象物配置部１３の外周側面に掛け回されて、成膜対象物１２の裏面は対象物配置部１３の外周側面に密着され、密着状態が維持されながら、引き出された端部は巻き取り軸５４に巻き回されて取り付けられている。符号１８1〜１８4は成膜対象物１２の向きを変えるための補助ローラである。
【００１９】
ここでは、巻き取り軸５４には不図示の回転装置が接続され、回転装置からの動力を受けて巻き取り軸５４が回転すると、巻き取り軸５４から成膜対象物１２に引っ張る力が加わり、引っ張る力に応じて対象物配置部１３と巻き出し軸５３とがそれぞれ回転して、ロールから成膜対象物１２が繰り出され、繰り出された成膜対象物１２は対象物配置部１３の配置面１４上を外周方向に沿って通過した後、巻き取り軸５４に巻き取られる。
【００２０】
本実施形態では、原料ガス放出部２０1、２０2の数は２個であり、対象物配置部１３の外周方向に沿って並んで配置されている。なお、本発明では、原料ガス放出部２０1、２０2の数は２個に限定されず、１個又は３個以上でもよい。
【００２１】
原料ガス放出部２０1、２０2の構造はここでは同一であり、図１の図面上では、符号２０1の原料ガス放出部の内部構造に符号を付し、符号２０2の原料ガス放出部の内部構造には符号の図示を省略する。
【００２２】
原料ガス放出部２０1、２０2は、原料ガスが導入される放出容器２１と、放出容器２１の配置面１４と対向する面に設けられ、配置面１４と平行に曲げられた放出板２２と、放出容器２１の内側に放出板２２と平行に対向して配置され、放出容器２１の内部空間を、放出板２２の裏面が露出する第一の空間２４と、他方の第二の空間２５とに分離する拡散板２３と、第二の空間２５に接続された原料ガス源２６とを有している。
【００２３】
放出容器２１は細長であり、長手方向を対象物配置部１３の中心軸線と平行に向けた状態で、配置面１４と対向する位置に配置され、放出板２２は、放出容器２１の配置面１４と対向する一の壁面に設けられている。
放出板２２と拡散板２３とは、それぞれ配置面１４と同じ曲率で曲げられ、配置面１４と平行にされている。
【００２４】
図３は、平板に戻された状態での放出板２２と拡散板２３の部分拡大平面図である。
放出板２２の正ｎ角形格子（ｎは３以上６以下の整数）の交点には、配置面１４の法線方向に沿った放出孔２８がそれぞれ設けられ、正ｎ角形格子の中心（すなわち正ｎ角形格子の繰り返し単位となる単位正ｎ角形の重心）を通る配置面１４の法線と、拡散板２３との交点には、配置面１４の法線方向に沿った拡散孔２９がそれぞれ設けられている。
【００２５】
本実施形態では、各放出孔２８は、放出板２２の表面の正４角形格子の交点にそれぞれ設けられ、すなわち放出板２２の表面に等間隔に離間して配設されている。
また、各拡散孔２９は、放出板２２上の正４角形格子の中心（すなわち正４角形格子の繰り返し単位となる単位正４角形の重心）を通る配置面１４の法線と、拡散板２３との交点にそれぞれ設けられ、すなわち放出板２２の表面に等間隔に離間して配設され、その中心軸線は放出板２２上のそれぞれ異なる単位正４角形の重心に向けられている。
【００２６】
従って、一の単位正４角形の頂点に位置する４個の放出孔２８と、その単位正４角形の重心に中心軸線が向けられた一の拡散孔２９との間の距離は同一であり、一の拡散孔２９から第一の空間２４に放出された原料ガスは、その拡散孔２９を取り囲む一の単位正４角形の頂点の各放出孔２８に向かって均一に拡散され、各放出孔２８には実質的に同一流量の原料ガスが到達する。
【００２７】
そのため、拡散板２３が省略された構成に比べて、各放出孔２８から成膜空間１６に放出される原料ガスの流量の放出孔２８間の差は低減され、成膜空間１６の原料ガス分布の均一性は向上している。
【００２８】
放出孔２８の開口の合計面積は、拡散孔２９の開口の合計面積と同じであるのが好ましい。放出孔２８の開口の合計面積が、拡散孔２９の開口の合計面積より大きい、あるいは小さいほど、ガス圧の勾配（すなわち、ガスの流れ）が不整になりやすいからである。
【００２９】
本実施形態では、原料ガス放出部２０1、２０2は、放出板２２に電圧を印加し、放出板２２と配置面１４との間の成膜空間１６で原料ガスのプラズマを生成する電圧供給部２７を有している。
ここでは電圧供給部２７は放出容器２１を介して放出板２２に電気的に接続されている。対象物配置部１３と真空槽１１とは接地電位に置かれている。
【００３０】
上記形態の成膜装置１０を使用して、成膜対象物１２の表面に薄膜を形成する場合には、まず真空排気部１９、５５、５６を動作させ、各真空槽１１、５１、５２内にそれぞれ真空雰囲気を形成する。以後真空排気を継続して真空雰囲気を維持する。
【００３１】
原料ガス源２６から放出容器２１の第二の空間２５に原料ガスを導入させる。例えば原料ガスはＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガスとＮ2ガスとの混合ガスである。
導入された原料ガスは第二の空間２５内に拡散した後、拡散板２３の各拡散孔２９を通って第一の空間２４内に放出される。
【００３２】
第一の空間２４内では、一の拡散孔２９から放出された原料ガスは、その拡散孔２９を取り囲む複数の放出孔２８に向かって均一に拡散し、各放出孔２８からそれぞれ成膜空間１６に放出される。そのため、各放出孔２８から放出される原料ガスの流量は放出孔２８間で均一になっている。
【００３３】
電圧供給部２７から放出板２２に交流電圧を印加させると、成膜空間１６に放出された原料ガスは電離されてプラズマが生成され、プラズマＣＶＤ法により、配置面１４に密着された成膜対象物１２の表面に原料ガスの反応生成物からなる薄膜（例えばＳｉＮの薄膜）が形成される。
【００３４】
配置面１４と放出板２２とは互いに平行であり、かつ放出孔２８は放出板２２の表面に等間隔に配設されており、そのため各放出孔２８から均一な流量で放出された原料ガスは、成膜対象物１２の表面に単位面積当たり均一な流量で到達し、形成される薄膜の膜厚、膜質にムラが生じることが抑制される。
【００３５】
巻き取り軸５４を回転させて、成膜対象物１２を対象物配置部１３の外周方向に沿って移動させると、成膜対象物１２の長手方向に沿って連続的に薄膜が形成される。
【００３６】
成膜対象物１２を移動させながら、各原料ガス放出部２０1、２０2をそれぞれ動作させると、各原料ガス放出部２０1、２０2の放出板２２と対面する位置を通過する毎に、成膜対象物１２の表面には薄膜が積層される。
【００３７】
なお、図４を参照し、原料ガス放出部２０1、２０2は、第二の空間２５に配置面１４と平行に配置されたリング磁石３１と、リング磁石３１のリングの内側に配置された中心磁石３２とを有していてもよい。
【００３８】
リング磁石３１の配置面１４に向けられた表面と、中心磁石３２の配置面１４に向けられた表面とは、互いに逆極性の磁極を備えており、各磁石３１、３２の他方の面にはここではヨーク３３が密着されている。そのため、成膜空間１６には磁場が形成され、プラズマ中の電子はこの磁場に閉じこめられ、成膜空間１６のプラズマ密度が増大する。
【００３９】
リング磁石３１の配置面１４に向けられた表面と、中心磁石３２の配置面１４に向けられた表面とは、配置面１４から互いに等距離に位置するのが好ましい。この場合には、磁場の配置面１４と平行な成分（水平成分）が増大して、荷電粒子の閉じ込め効果が向上し、放電空間のプラズマ密度がより増大する。
【００４０】
また、図５を参照し、放出容器２１の内部には、複数の拡散板２３1、２３2が互いに離間して重ねられて配置されていてもよい。
好ましくは、各拡散板２３1、２３2は互いに平行に曲げられており、各拡散板２３1、２３2の拡散孔２９1、２９2は正ｎ角形格子の交点に設けられ、その中心軸線は隣接する拡散板２３2、２３1の正ｎ角形格子の中心に向けられている。
【００４１】
この構成では、第二の空間２５に導入された原料ガスは、隣り合う拡散板２３1、２３2の間で拡散した後、第一の空間２４で拡散する。そのため、各放出孔２８に到達する原料ガスの流量の放出孔２８間の差はより低減する。
【００４２】
（原料ガス放出部の構造の別例）
なお、原料ガス放出部２０1、２０2は、上述の電圧供給部２７を備える構成に限定されない。
【００４３】
図６を参照し、原料ガス放出部２０1、２０2の構造の別例を、符号２０1の原料ガス放出部で代表して説明する。
この原料ガス放出部２０1は、放出容器２１に設けられ、放出容器２１を原料ガスの凝縮温度以上に加熱する加熱部６８を有している。
【００４４】
加熱部６８はここでは抵抗加熱ヒーターであり、放出板２２と拡散板２３にそれぞれ接触して設けられ、加熱部６８からの熱伝導により、放出板２２と拡散板２３とはそれぞれ原料ガスの凝縮温度以上に加熱されるようになっている。
【００４５】
放出容器２１の外側には、熱輻射を遮断する熱輻射防止手段６６が配置されており、放出容器２１からの熱輻射により成膜対象物１２と対象物配置部１３とがそれぞれ加熱されることを防止している。
【００４６】
原料ガス源２６は、ここでは液体又は固体の蒸着材料６２1、６２2を収容する蒸着容器６１1、６１2と、蒸着容器６１1、６１2内の蒸着材料６２1、６２2を加熱して蒸発させる材料加熱手段６７1、６７2とを有している。
【００４７】
ここでは蒸着容器６１1、６１2の数は２個であり、一方の蒸着容器６１1内にはホストの有機材料６２1が配置され、他方の蒸着容器６１2内にはドーパントの有機材料６２2が配置されている。
【００４８】
蒸着容器６１1、６１2は開閉可能なバルブ６３1、６３2を介して放出容器２１の第二の空間２５に接続されている。また、蒸着容器６１1、６１2にはキャリアガス流量制御手段６４1、６４2を介してキャリアガス源６５が接続されている。
【００４９】
材料加熱手段６７1、６７2はここでは線状の抵抗加熱ヒーターであり、蒸着容器６１1、６１2の外周面に巻き回されて取り付けられている。材料加熱手段６７1、６７2が発熱して、熱伝導により蒸着容器６１1、６１2内の蒸着材料６２1、６２2が加熱されて蒸発すると、蒸気は蒸着容器６１1、６１2内に充満する。
【００５０】
バルブ６３1、６３2が開状態にされた状態で、キャリアガス源６５から蒸着容器６１1、６１2内にキャリアガスをそれぞれ流すと、蒸着容器６１1、６１2内の蒸着材料６２1、６２2の蒸気はキャリアガスと一緒に放出容器２１の第二の空間２５に導入され、第一の空間２４で拡散された後、成膜空間１６に放出され、真空蒸着法により、配置面１４上の成膜対象物１２の表面にホスト材料とドーパント材料との混合物からなる有機薄膜が形成される。
【００５１】
拡散板２３と放出板２２とはそれぞれ加熱部６８により原料ガスの凝縮温度以上に加熱されており、放出容器２１内の原料ガスが拡散板２３又は放出板２２に凝縮することが抑制され、凝縮物により拡散孔２９又は放出孔２８が閉塞されることが防止される。
【００５２】
そのため、成膜対象物１２を対象物配置部１３の外周方向に移動させながら成膜を長時間継続しても、原料ガスは放出容器２１内で凝縮されず、拡散孔２９や放出孔２８が閉塞されることもなく、形成される薄膜の膜均一性が維持される。
なお、蒸着容器６１1、６１2の数は２個に限定されず、１個又は３個以上であってもよい。
【００５３】
図６の図面上では、放出孔２８の先端は放出板２２から突出され、すなわちノズル形状に形成されているが、本発明はこれに限定されず、図１に示すように放出孔２８の先端は平坦であってもよい。
【００５４】
また、図７を参照し、原料ガス源２６からキャリアガス源６５とキャリアガス流量制御手段６４1、６４2とが省略されていてもよい。
この構成で薄膜を形成する場合には、例えば蒸着材料６２1、６２2にはモノマー材料を使用し、モノマー材料の蒸気を放出容器２１の第二の空間２５に導入し、第一の空間２４で拡散させた後、各放出孔２８から成膜空間１６に放出させると、成膜対象物１２の表面でモノマー材料の蒸気が蒸着重合反応してポリマーの薄膜が形成される。
【符号の説明】
【００５５】
１０……成膜装置
１１……真空槽
１２……成膜対象物
１３……対象物配置部
２０1、２０2……原料ガス放出部
２１……放出容器
２２……放出板
２３……拡散板
２４……第一の空間
２５……第二の空間
２６……原料ガス源
２７……電圧供給部
２８……放出孔
２９……拡散孔
【図１】
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【図２】
2013204053.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013204053.tif 000006
【図５】
2013204053.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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