真空蒸镀装置用蒸镀源
阅读：471发布：2023-02-11
专利汇可以提供真空蒸镀装置用蒸镀源专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 真空 蒸 镀 装置用蒸镀源，其在蒸镀 升华 性材料时，可增加每单位时间的升华量，对被蒸镀物的蒸镀率高。本发明的真空蒸镀装置(Dm)用蒸镀源(DS)，其是配置在真空室(1)内，用于使升华性有机材料(7)升华并对被蒸镀物(Sw)进行蒸镀的真空蒸镀装置用蒸镀源，其具有：上表面开口(4)，其具有朝向被蒸镀物(Sw)喷出升华的材料的 坩埚 (41)；筒状体(5)，其与该上表面开口(4)的壁面留出间隔地插入上表面开口(4)中并收纳升华性材料；以及加热单元(Ht)，其可加热筒状体(5)内的材料；筒状体(5)上开设有容许升华的材料连通的多个网眼(52)。，下面是真空蒸镀装置用蒸镀源专利的具体信息内容。
真空蒸镀装置用蒸镀源
技术领域
背景技术
[0002] 例如，在有机EL元件的制造工序中，存在使喹啉铝配合物(Alq3)和芳香族二胺等升华性材料(有机材料)在真空气氛中蒸镀到基板等被蒸镀物上的工序，在该蒸镀工序中，广泛使用了真空蒸镀装置。这种真空蒸镀装置中使用的蒸镀源例如在专利文献1中已知。该装置中具有：在垂直方向上表面开口的坩埚；以及加热坩埚的感应线圈等加热单元(参照现有技术栏)。
[0003] 此处，上述种类的材料通常热导率差，而且不同于经液相而气化的材料，加热时，坩埚内材料不发生对流。因此，采用上述以往例子的蒸发源，当在坩埚内例如填充粉末状的材料，在真空气氛中通过加热单元加热坩埚时，会从与直接传热的坩埚壁面接触的材料开始升华。此时，从面对坩埚的上表面开口的填充的材料的上层部分，升华的材料是经坩埚的上表面开口向被蒸镀物飞散的，但在位于更下方的下层部分处升华的材料与位于其周围的较低温度(换言之，尚未被加热到升华温度)的材料相碰撞返回成固体。结果存在升华的材料只能从有限的范围飞散，从而在相同压力下每单位时间的升华量小，对被蒸镀物的蒸镀率低(即生产率低)的问题。这种情况下，可以考虑升高坩埚的加热温度，但当是喹啉铝配合物和芳香族二胺这类(有机)材料时，如果升高加热温度，则材料在蒸镀源处分解，无法蒸镀出具有决定元件性能的所需薄膜质量的薄膜。由此，近年来需要开发在较低温度下得到高蒸镀率的蒸镀源，作为蒸镀上述种类的升华性材料的真空蒸镀装置的蒸镀源。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 【专利文献1】日本专利公开2010－1529号公报
发明内容
[0007] 发明要解决的技术问题
[0008] 鉴于以上内容，本发明要解决的技术问题是提供一种真空蒸镀装置用蒸镀源，其在蒸镀升华性材料时，可增加每单位时间的升华量，对被蒸镀物的蒸镀率高。
[0009] 解决技术问题的手段
[0010] 为解决上述技术问题，本发明的真空蒸镀装置用蒸镀源，其是配置在真空室内，用于使升华性材料升华并对被蒸镀物进行蒸镀的真空蒸镀装置用蒸镀源，其特征在于，具有：外容器，其具有朝向被蒸镀物喷出升华的材料的喷出口；内容器，其与该外容器的壁面留出间隔地插入外容器中，收纳升华性材料；以及加热单元，其可加热内容器内的材料；内容器上开设有容许升华的材料连通的多个通孔。
[0011] 采用本发明，向蒸镀源的内容器内例如填充粉末状的升华性材料，当在真空气氛中例如通过加热单元加热外容器时，从来自外容器的热辐射经通孔所直接加热的材料、以及从被热辐射加热的内容器所直接传热的材料开始升华。该升华的材料通过外容器的内壁面和内容器的外壁面之间的空间的热导(コンダクタンス)从各通孔经该空间被引导到外容器的喷出口，从该喷出口向被蒸镀物飞散。像这样，在本发明中，该升华的材料基本被取出到各通孔，由于尽量抑制与较低温度的材料(即非加热材料)相碰撞返回成固体的情况(换言之，由于升华的材料飞散的面积增加)，因此与升华的材料只能从有限的范围内飞散的上述以往例子相比，升华量有显著增加，可提高对被蒸镀物的蒸镀率。从而，本发明的真空蒸镀装置用蒸镀源即使在加热温度低时也能得到高蒸镀率，因此最适合用于喹啉铝配合物和芳香族二胺这类有机材料的蒸镀。此外，内容器和外容器之间的缝隙设置在1mm～30mm范围内，以便可由来自外容器的辐射有效加热，且升华的材料可从各通孔经上述空间有效地取出到外容器的喷出口。
[0012] 在本发明中，当所述外容器由在垂直方向的上表面开口的坩埚构成时，所述内容器也可采用由上表面开口的有底筒状体构成，在该筒状体的外底壁上采用设置脚片的结构。由此，以脚片侧为下，将内容器插入坩埚内，使该脚片只抵接坩埚的内底壁，可简单地将内容器安装到坩埚内，在该状态下，除坩埚的内侧壁和内容器的外侧壁之间的空间(第一空间)之外，坩埚的内底壁和内容器的外底壁之间还形成限定升华的材料通过的空间(第二空间)的一定的缝隙，从而可进一步增加升华量，是有利的。此时，如果预先在坩埚的内侧壁或内容器的外侧壁中的至少一方上设置多个间隔件，则只需设置内容器，就能以形成限定上述第一空间的一定的缝隙的方式使内容器同心定位在坩埚内，是有利的。
[0013] 此外，在本发明中，作为上述筒状体，一方面，可使用像金属网格那样以规定直径的金属线材组装成格子状制成的产品，像冲孔金属那样在金属板材上开设让蒸气通过的圆形或狭缝状的开口(通孔)的产品，以及将金属扩张网(エキスパンドメタル)制成筒状的产品，另一方面，上述筒状体也可由多孔陶瓷那样的具有让蒸气通过的多个细孔的多孔体构成。再有，只要具有让蒸气通过的通孔，也可以用使多个金属网格重叠并具有厚度的产品和金属线材缠绕形成为无纺布状的产品来构成上述筒状体。例如，以金属网格构成上述筒状体时，优选其线径在Φ0.2～1.0mm的范围内，作为容许升华的材料的连通的通孔的网眼大小设置在#10～#50的范围内。如果是像这样的金属网格，即使填充粉状的材料，通常喹啉铝配合物和芳香族二胺等升华性材料(有机材料)也会具有内聚力，因此，可堆积而基本不会从各网眼漏出，再有，即使其中一部分漏出，由于只是堆积到外容器的内底壁上，在此后外容器被加热时会升华，因此不会有特殊问题。附图说明
[0014] 图1(a)是示出具有本发明的实施方式的蒸镀源的真空蒸镀装置的剖视图，(b)是分解说明蒸镀源的剖视图。
[0015] 图2中(a)是示出来自本发明的蒸镀源的升华的材料的飞散状态的局部放大剖视图，(b)是来自以往例子的蒸镀源的升华的材料的飞散状态的局部放大剖视图。
[0016] 图3是说明蒸镀率相对于加热温度的变化的图表。
具体实施方式
[0017] 下面参照附图，采用以具有矩形轮廓的规定厚度的玻璃基板(下称“基板Sw”)作为被蒸镀物，以升华性的有机材料作为蒸镀物質，对基板Sw的一面蒸镀规定薄膜的情况为例，说明本发明的真空蒸镀装置用蒸镀源的实施方式。下面“上”、“下”这类表示方向的用语以示出真空蒸镀装置的设置姿态的图1为基准。
[0018] 参照图1，Dm是具有本实施方式的蒸镀源DS的真空蒸镀装置。真空蒸镀装置Dm具有真空室1，虽未特别图示说明，但真空室1经排气管与真空泵连接，可抽真空到规定压力(真空度)形成真空气氛。再有，在真空室1上部设置基板运送装置2。基板运送装置2具有运输器21，其以作为成膜面的下表面开放的状态保持基板Sw，通过未图示的驱动装置，使运输器21进而使基板Sw以规定速度在真空室1内的一方向上移动。可使用公知装置作为基板运送装置2，故此处省略详细说明。
[0019] 在基板运送装置2运送的基板Sw和蒸镀源DS之间设置有板状的掩膜板3。在本实施方式中，掩膜板3与基板Sw一体组装并与基板Sw一同由基板运送装置2运送。此外，也可将掩膜板3预先固定配置在真空室1中。在掩膜板3上形成贯通板厚度方向的多个开口31，通过以这些没有开口31的位置限制升华的材料对基板Sw的蒸镀范围，可在基板Sw上形成(蒸镀)规定的图案。作为掩膜板3，除殷钢、铝、氧化铝和不锈钢等金属材质外，可使用聚酰亚胺等树脂材质的产品。并且，在真空室1底面上与基板Sw相对设置本实施方式的蒸镀源DS。
[0020] 蒸镀源DS具有构成本实施方式的外容器的坩埚4。坩埚4具有在垂直方向上表面开口的有底筒状轮廓，由钼，钛，不锈钢和碳等热传导良好的高熔点材料形成。此时，坩埚4的上表面开口41构成本实施方式中升华的材料的喷出口。在坩埚4周围设置有由护套式加热器、加热灯等公知产品构成的加热单元Ht。并且，坩埚4中内插构成本实施方式的内容器的筒状体5。筒状体5与坩埚4一样，由钼，钛和不锈钢等热传导良好的高熔点材料构成，在本实施方式中，筒状体5是使金属网格成形为具有有底筒状轮廓的筒状体，金属网格由线材51组装成格子状而成，金属网格的各网眼52的部分构成本实施方式的通孔。此时，线材51的线径优选在Φ0.2～1.0mm的范围内，且网眼52的尺寸优选在#10～#50的范围内。一方面，网眼(开口)52太大时会产生无法保持材料的问题，另一方面，网眼(开口)52太小时会产生阻碍升华的材料通过的问题。
[0021] 在筒状体5的外底壁53上留出间隔地竖直设立多个棒状的脚片54。再有，在构成本实施方式外侧壁的筒状体5外周壁55上，在距离坩埚4的内底壁42相同高度的位置上并在周向留出间隔地竖直设置有多个棒状的间隔件56。当在大气压下的真空室1内在坩埚4上设置筒状体5时，将筒状体5从其脚片54侧插入坩埚4的上表面开口41，使各间隔件56沿着构成本实施方式内侧壁的坩埚4内周面43滑动，并使筒状体5向下方移动。并且，在各脚片54与坩埚4的内底面42抵接时，筒状体5同心定位设置在坩埚4内。在该状态下，由相当于间隔件56长度的缝隙W1构成的第一空间6a限定在坩埚4的内周面43和筒状体5的外周壁55之间，此外，由相当于间隔件56的长度的缝隙W2构成的第二空间6b限定在坩埚4的内底面42和筒状体5的外底壁53之间。
[0022] 脚片54和间隔件56的长度设置在1mm～30mm的范围内，使得：一方面，当在真空室1设置为真空气氛的状态下通过加热单元Ht加热坩埚4时，可通过来自该坩埚4的辐射有效地加热，另一方面，通过第一空间6a和第二空间6b的热导，可将升华的有机材料从金属网格的各网眼52经第一空间6a和第二空间6b有效地引导到坩埚4的上表面开口4。在将筒状体5内插到坩埚4中后，向筒状体5中填充升华性有机材料7。
[0023] 作为在本实施方式的蒸镀源中蒸镀用的有机材料7，可例举喹啉铝配合物(Alq3)和芳香族二胺等，从筒状体5的上表面开口填充粉末状的有机材料7。即使像这样在筒状体5中填充粉末状的有机材料7，这些有机材料7也有内聚力，因此可堆积而基本不会从金属网格的各网眼52漏出。此外，即使其中一部分漏出，也只是堆积在坩埚4的内底面42上，会在此后加热坩埚4时升华，经第一空间6a和第二空间6b被引导到坩埚4的上表面开口41，不会产生特殊问题。
[0024] 此处，上述那样的有机材料7通常热导率差，此外，不同于经液相而气化的材料，加热时坩埚内的材料不会发生对流。因此，在如以往例子那样将有机材料7直接填充在坩埚Pc内并进行蒸镀时，如图2(a)所示，如果通过未图示的加热单元加热坩埚Pc，则从与直接传热的坩埚Pc的壁面接触的有机材料7开始升华，但从面对坩埚Pc上表面开口Po的填充的有机材料7的上层部分Pu，升华的有机材料7a是经坩埚Pc的上表面开口Po向基板(未图示)飞散的，可是位于更下方的下层部分Pd处升华的有机材料7b与其周围存在的温度较低的(换言之尚未加热到升华温度的)有机材料7相碰撞，返回成固体。结果是升华的有机材料7只能从有限范围飞散，在相同压力下每单位时间的升华量少，对被蒸镀物的蒸镀率低。
[0025] 相反，在本实施方式的蒸镀源DS中，当在真空气氛中对基板Sw蒸镀有机材料7时，如果通过加热单元Ht加热坩埚4，则从来自坩埚的热辐射经各网眼52所直接加热的有机材料7，以及从热辐射加热的金属网格的线材51所直接传热的有机材料7开始升华。在该升华的有机材料71之中，从填充的有机材料7的上层部分是直接经坩埚4的上表面开口41，且从填充的有机材料7的下层部分是通过第一空间6a和第二空间6b的热导，从第一空间6a以及从第二空间6b经第一空间6a引导到坩埚4的上表面开口41，从该喷出口向基板Sw飞散。
[0026] 像这样在本实施方式中，将该升华的有机材料71基本从金属网格的各网眼52取出，由于尽量抑制与较低温度的材料(即非加热材料)相碰撞而返回成固体的情况(换言之，由于升华的材料飞散的面积增加)，因此与升华的材料只能从有限的范围飞散的上述以往例子相比，升华量显著增加，可提高对被蒸镀物的蒸镀率。即如图3所示，当测量相对于坩埚4，Pc的加热温度的蒸镀率时，与以－〇－线表示的以往例子相比，以－●－线表示的本发明的实施方式中可得到1.1～2倍的蒸镀率。
[0027] 上面对本发明的实施方式进行了说明。但只要不脱离本发明的技术思想范围，可进行各种变形。在上述实施方式中，作为内容器，以将金属网格成形为筒状的产品为例进行了说明，但并不仅限于此，一方面，可使用将在冲孔金属这样的金属板材上开设圆形或狭缝状开口(通孔)的产物成形为筒状的产品、将金属扩张网成形为筒状的产品，另一方面，上述筒状体也可由多孔陶瓷构成，再有，内容器的底壁不一定必须有通孔。此时，通孔的孔径只要能容许升华的有机材料通过即可，没有特殊限定，再有，全部通孔相对于筒状体的外表面的合计总面积比根据蒸镀率适当设置。
[0028] 再有，在上述实施方式中，作为外容器，以上表面开口的坩埚4构成的产品为例进行了说明，但为了调整第一空间6a和第二空间6b的热导，也可在坩埚4的上表面上安装设置有至少一个喷嘴的盖体。此时，虽未特别图示说明，但也可使用喷嘴排列设置在收纳箱上表面的产品(所谓的线源)作为外容器。
[0029] 附图标记说明
[0030] Dm.真空蒸镀装置、DS.真空蒸镀装置用的蒸镀源、Ht.加热单元、Sw.基板(被蒸镀物)、1.真空室、4.坩埚(外容器)、41.上表面开口(喷出口)、5.筒状体(内容器)、52.网眼(通孔)。
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