TW201339336A

TW201339336A - 蒸發源及使用彼之真空蒸鍍裝置

Info

Publication number: TW201339336A
Application number: TW102105598A
Authority: TW
Inventors: Hiroyasu Matsuura; Eiji Matsuzaki; Tomohiko Ogata; Tatsuya Miyake; Hideaki Minekawa; Akio Yazaki
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2013-10-01
Also published as: CN103361610A; KR20130111272A; JP2013211138A

Abstract

本發明的課題是在於提供一種即使蒸鍍材料進入蒸發源內部，還是可防止膜質的劣化，對於連續運轉或維修不會產生阻礙之蒸發源及真空蒸鍍裝置。其解決手段，蒸發源及真空蒸鍍裝置是藉由：具有用以放出將被封入的蒸鍍材料加熱而蒸發的蒸鍍材料的噴嘴之坩堝、及用以加熱此坩堝的加熱手段、及配置在前述坩堝與前述加熱手段的周邊之隔熱手段所構成，在前述隔熱手段與坩堝或加熱手段之間設置被保持於比該加熱手段還低溫的浮游蒸鍍物回收手段，且在此浮游蒸鍍物回收手段與前述坩堝及前述加熱手段之間設置隔熱手段。

Description

蒸發源及使用彼之真空蒸鍍裝置

有關在真空下加熱蒸鍍材料而使蒸鍍粒子產生，在基板上形成蒸鍍材料的膜之真空蒸鍍裝置。

簡單說明一般性的有機電致發光元件(以下稱為有機EL元件)。

有機EL元件是在基板上依陽極、電洞輸送層、發光層、電子輸送層、電子注入層、陰極的順序形成膜，藉由在陽極與陰極之間流動電流來發光。

特別是有關從電洞輸送層到電子注入層是藉由真空蒸鍍或印刷或塗佈來形成有機化合物或無機化合物，在陽極上形成積層構造體。而且，以真空蒸鍍或濺射在積層構造體上形成鎂．銀或鋁等的金屬膜，設置陰極。如此形成有機EL元件。

使用圖2來說明一般性的真空蒸鍍方法的例子。

在圖2中，真空蒸鍍裝置1是具備：真空腔室2、真空泵3及蒸發源4。真空腔室2是成為密閉容器，在其內部配置有蒸發源4及蒸鍍對象的基板5。並且，真空腔室 2的內部是在對基板5成膜時，需要保持10^-3~10^-6Pa的真空度，因此藉由真空泵3來真空排氣。在蒸發源4是加熱蒸鍍材料而使氣化，對基板5吹上而成膜。此時，對於基板5的大型化是可使基板5旋轉，或使基板5或蒸發源4的任一方移動來進行成膜。

若簡單說明一般性的蒸發源構造的例子，則將蒸鍍材料封入內部的坩堝是藉由加熱器來加熱。藉此，蒸鍍材料氣化，可由設在坩堝的蓋的開口來使蒸鍍材料的氣體朝基板放出於上方。

上述的坩堝是由坩堝本體、上蓋及中蓋所構成。坩堝本體是藉由構造體來支撐，藉由加熱手段的加熱器來輻射加熱而使蒸鍍材料蒸發。

藉此，在配置於坩堝的上方的基板形成膜。為了控制加熱器的輸出，藉由熱電偶來測定坩堝的底部溫度。而且，在加熱器的外周部設置有反射器，構成來自加熱器的輻射熱會集中於坩堝內。

〔先行技術文獻〕〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開2008-24998號公報

就上述以往技術而言，從坩堝的噴嘴放出的蒸鍍材料的蒸氣大多數是朝向基板的方向移動。但，其中會發生朝向蒸發源的內部進入的蒸氣的粒子，或從坩堝本體與上蓋的間隙洩出者。

進入蒸發源的內部的蒸鍍材料的蒸氣的粒子，對於和反射器(Reflector)的外部連接的構件，例如構造構件或加熱器的端子及熱電偶等，會集中於蒸發源內部的低溫的構件而凝縮析出。

一旦有機化合物的蒸鍍材料析出，則在有機蒸鍍中，會因為接受長時間加熱器的熱而分解，產生影響膜質的雜質。並且，在無機化合物的蒸鍍材料時，也會有蒸鍍材料附著的構件貼附，維修時無法分解各構件的情形。特別是若以金屬材料作為蒸鍍材料，則也有可能在加熱器的端子間等發生短路。該等的問題點是在以往技術的蒸發源未被解決。

對於此，在專利文獻1所示的蒸發源，未揭示針對有關在上述所示的蒸發源內部析出蒸鍍材料的問題的解決方案。

本發明的目的是在於提供一種即使蒸鍍材料進入蒸發源內部，還是可防止膜質的劣化，對於連續運轉或維修不會產生阻礙之蒸發源及真空蒸鍍裝置。

為了達成上述目的，本發明是在藉由：具有用以放出將被封入的蒸鍍材料加熱而蒸發的蒸鍍材料的噴嘴之坩堝、及用以加熱此坩堝的加熱手段、及配置在前述坩堝與前述加熱手段的周邊之隔熱手段(第1隔熱手段)所構成的蒸發源中，在前述隔熱手段與坩堝或加熱手段之間設置被保持於比該加熱手段還低溫的浮游蒸鍍物回收手段，且在此浮游蒸鍍物回收手段與前述坩堝及前述加熱手段之間設置隔熱手段(第2隔熱手段)。

前述加熱手段亦可與前述坩堝一體，或設於坩堝的內部。

前述加熱手段亦可利用電阻加熱來發熱。

前述加熱手段亦可配置於前述坩堝之外，且使用電阻加熱、感應加熱、紅外線加熱的任一種加熱手段。

前述第1隔熱手段亦可為至少覆蓋前述浮游蒸鍍物回收手段相對於前述坩堝及加熱手段的對向面之形狀。

並且，為了達成上述目的，本發明較理想是前述第1隔熱手段為層疊單數或複數的板之構造為佳。

並且，為了達成上述目的，本發明較理想是前述第1隔熱手段係使用碳．金屬．陶瓷的任一種或複數種所形成的板為佳。

並且，為了達成上述目的，本發明較理想是前述第2隔熱手段為層疊單數或複數的板之構造為佳。

並且，為了達成上述目的，本發明較理想是前述第2隔熱手段係使用碳．金屬．陶瓷的任一種或複數種所形成的板為佳。

並且，為了達成上述目的，本發明較理想是在前述浮游蒸鍍物回收手段的周圍設置可裝卸的罩，此罩係與冷卻手段至少部分地接觸而被冷卻為佳。

並且，為了達成上述目的，本發明較理想是將前述浮游蒸鍍物回收手段設在前述坩堝之具有噴嘴的面以外為佳。

並且，為了達成上述目的，本發明較理想是前述浮游蒸鍍物回收裝置係藉由循環的冷卻媒體來冷卻為佳。

並且，為了達成上述目的，本發明較理想是前述冷卻媒體係循環於外殼的壁本身，且前述外殼與前述浮游蒸鍍物回收手段係熱性地接觸為佳。

並且，用以達成上述目的之本發明的構成是使用前述蒸發源的任一個的真空蒸鍍裝置。

若根據本發明，則可提供一種即使蒸鍍材料進入蒸發源內部，還是可防止膜質的劣化，對於連續運轉或維修不會產生阻礙之真空蒸鍍裝置及蒸發源。

1‧‧‧真空蒸鍍裝置

2‧‧‧腔室

3‧‧‧真空泵

4‧‧‧蒸發源

5‧‧‧基板

6‧‧‧閘閥

7‧‧‧真空搬送室

8‧‧‧基板儲料室

9‧‧‧真空搬送機械手臂

10‧‧‧基板

11‧‧‧蒸發源

12‧‧‧遮罩

13‧‧‧基板保持部

14‧‧‧閘閥

16‧‧‧真空蒸鍍腔室

21‧‧‧蒸發材料

22‧‧‧坩堝

25‧‧‧熱電偶

24‧‧‧反射器

26‧‧‧速率感測器

27‧‧‧外殼

28‧‧‧冷卻區塊

34‧‧‧噴嘴

43‧‧‧隔熱手段

44‧‧‧加熱手段(加熱器23)

45‧‧‧冷卻手段(浮游蒸鍍物回收手段)

46‧‧‧熱輻射隔熱手段

50‧‧‧端子

51‧‧‧水冷配管

52‧‧‧冷卻劑

52a冷卻劑流通孔

52b‧‧‧U形轉彎部

100‧‧‧有機EL裝置製造裝置

圖1是本發明的實施例的真空蒸鍍裝置的基本構成的概略圖。

圖2是一般性的真空蒸鍍之成膜裝置的概略構成圖。

圖3是本發明的實施例的真空蒸鍍裝置的概略構成圖。

圖4是本發明的實施例的有機EL裝置製造裝置的概略構成圖。

圖5是表示本發明的其他實施例的蒸發源的冷卻手段的圖。

圖6是表示本發明的其他實施例的蒸發源的冷卻手段的圖。

以下，按照圖來說明本發明的一實施例。

〔實施例1〕

根據圖面來說明用以實施本發明的最佳形態。

圖1是本發明的實施例的真空蒸鍍裝置的基本構成的概略圖。利用圖1來說明本發明的實施例的真空蒸鍍裝置的概要。

在圖1中，真空蒸鍍裝置1是具有真空容器的腔室2，其中配置有放出蒸鍍材料21的蒸氣的蒸發源4及被蒸鍍物的基板5。在蒸鍍時為了使腔室2內部形成比10^-3Pa更高的真空度，而藉由連接至腔室2的真空泵3來經常真空排氣。在此，基板5不是構成真空蒸鍍裝置1者，而是藉由真空蒸鍍裝置1來成膜者。

開始減壓之後，藉由蒸發源4的加熱手段44來加熱坩堝22。藉由此加熱，蒸鍍材料21會被蒸發或昇華，而產生蒸鍍材料21的蒸氣，在基板5成膜。在此使用的基板5是使用玻璃、陶瓷、金屬、有機物的任一種的平板。例如，在形成有機EL元件時，在基板5的蒸鍍面預先形成陽極。

有機EL元件的各層是使用其次那樣的材料。陽極是例如ITO、金、碘化銅、氧化錫等電洞注入能力高，功函數大的金屬或合金之電氣傳導性化合物為理想。

電洞注入層是例如使用CuPc或m-MTDATA。電洞輸送層是例如使用α-NPD、TPD、PDA。發光層是例如在主材料使用紅螢稀、CBP、CDBP、Alq3，在摻雜劑材料使用香豆素6、Ir(ppy)3，FIrpic等。電子輸送層是例如使用Alq3，PBD，TAZ，BND，OXD等。電子注入層是例如使用LiF、BCP，鍶等。陰極是使用Mg-Ag共蒸鍍膜、Al等。

蒸鍍是使用藉由坩堝22、加熱手段44、隔熱手段43所構成的蒸發源4來進行蒸鍍。藉由加熱手段44來加熱封入蒸鍍材料21的坩堝22，使產生蒸鍍材料21的蒸氣。然後，藉由設在坩堝22的噴嘴34來朝基板5放出，藉此進行成膜。該等坩堝22、加熱手段44、隔熱手段43等是被收納於外殼27。另外、加熱手段44是只要能夠加熱坩堝內部的蒸鍍材料即可，因此即是在坩堝的內部也無妨。以下的實施例2~3也同樣加熱手段44的位置不論坩堝的內外可設置。

蒸發源4的控制是在蒸發源4內部設置熱電偶，以使坩堝22或其環境溫度能夠形成預定的溫度之方式調整往加熱手段44的投入電力者。或，亦可在蒸發源4與基板之間所設的空間設置速率感測器26，以此速率感測器26的每單位時間的蒸鍍速率能夠形成預定的值之方式調整加熱手段44的投入電力。25是熱電偶。50是端子。

在基板5大型化時是使基板5旋轉，自旋轉軸錯開蒸發源4的狀態下固定，或使基板5或蒸發源4的任一方移動於蒸氣噴出方向及垂直方向。特別是後者的情況是只要使噴嘴34排列於基板的寬度方向，使基板5或蒸發源4移動於排列方向及直角方向即可。

為了連續對不同的基板5進行蒸鍍，只要在腔室2設置閘閥6，使處理完成的基板5原封不動維持真空的狀態移動至別的腔室2，保持相同的真空度搬入未處理的基板5即可。

如此可謀求蒸鍍裝置及蒸發源的運用。本發明的蒸發源4也可與上述同樣運用。

以下，利用圖1來說明有關本發明的蒸發源。

另外，在本實施例所示的圖是顯示全部將基板5的成膜面朝下處理的形態的例子，但本發明可不拘成膜面的面向來適用。

在圖1中，蒸發源4是藉由：封入蒸鍍材料21且具有用以放出蒸鍍材料21的噴嘴34之坩堝22、及在坩堝22的外部用以加熱坩堝22之加熱手段44、及配置在坩堝22及加熱手段44的周邊之隔熱手段(第1隔熱手段)43所構成。而且，在隔熱手段43與坩堝22或加熱手段44之間設有冷卻手段45(浮游蒸鍍物回收手段)。

可藉由此冷卻手段45來誘捕射入蒸發源4內的材料蒸氣的粒子，選擇性地使析出。藉此，可使往周圍的構件之析出降低至最小限度。此冷卻手段45的溫度相較於蒸鍍材料蒸發的溫度，為充分低的溫度，例如若是昇華的蒸鍍材料，則為昇華點以下，若是蒸發的材料，則保持於融點以下的溫度為理想。

另一方面，在將冷卻手段45設置於上述的位置時，因為明顯吸收坩堝22或加熱手段44的輻射熱，所以坩堝內的蒸鍍材料的溫度下降，蒸鍍本身產生阻礙。為了防止此情形，以坩堝22及加熱手段44無法直視冷卻手段45的方式設置熱輻射隔熱手段(第2隔熱手段)46。

此熱輻射隔熱手段46是緊貼或不緊貼於冷卻手段45皆無妨。只要加熱手段44或面對坩堝22的最表面的溫度比冷卻手段45的溫度更充分高，不影響坩堝22內的蒸鍍材料21的蒸發即可。並且，只要是冷卻手段45 的一部分露出於隔熱手段43所包圍的領域中的構造即可。

在圖3(A)顯示作為電阻加熱式的加熱手段44(加熱器23)使用的例子。

在圖3(A)中，若加熱器23的發熱體為700℃以下，則由於與周圍的絶緣對策簡便，因此使用夾套加熱器較容易管理，所以較理想。超過700℃時，特別是1000℃以上，將Mo，Ta，W等的金屬或其合金的金屬線捲於陶瓷框來構成加熱器為佳。陶瓷框的材質是氧化鋁、SiC、氮化硼、氮化鋁等在高溫絶緣性佳的材質為理想。加熱器23是構成甜甜圈狀或上下又左右等2分割或2分割以上也無妨。只要坩堝22及蒸鍍材料21不會不均一加熱，將加熱器23怎樣構成皆可。加熱手段44是除了電阻加熱以外，亦可使用感應加熱或紅外線加熱。

在以加熱器23包圍的領域中收納坩堝22。在圖3中，坩堝22與加熱器23是非接觸，但只要不會因坩堝22與加熱器23的直接或間接性的接觸而發生短路、漏電，即使接觸也無妨。

坩堝22的材質是金屬材料Mo，Ta，W等的金屬或含該等的合金為理想。陶瓷材料是氧化鋁、SiC、氮化硼、氮化鋁等為理想，其他石墨碳等的材質也可使用。

在圖3中是顯示使複數片的反射板48分別離開一間隔之所謂的反射器24，作為取代圖1、圖2所示的隔熱手段43者。此反射板48在700℃以下可使用不鏽鋼材或鈦材。在以上的溫度帶域可使用Au，Cu，Mo，Ta，W等的金屬材料及其合金、碳、氧化鋁、SiC、BN、AlN等的陶瓷材。只要可保持反射傳播熱輻射的紅外線等的電磁波的機能即可。因此，為了使紅外線光帶的反射率提升，將反射板48的表面鏡面加工為理想，且亦可電鍍Ag，Au，Cu，Al等的金屬。

亦可取代反射器24，至少鋪上1片以上熱傳導小耐熱溫度高的陶瓷板或以陶瓷的纖維所製作的薄板。在使用陶瓷板時，亦可考慮真空排氣，使用氣孔率小者。並且，即使併用圖3所示的反射器24與隔熱材等也無妨。

圖3(B)是表示加熱器23的形狀。

在圖3(B)中，(1)所示的加熱器23a是形成一體者，(2)所示的加熱器23b是2分割者。該等的加熱器的使用是配合外殼27的大小或基板5的大小來選擇使用。

在此利用圖4來簡單說明有機EL裝置製造的生產線構成。

圖4是本發明的實施例的有機EL裝置製造裝置的概略構成圖。

在圖4中，本發明的有機EL裝置製造裝置100是構成可在同一真空蒸鍍腔室16進行對準及蒸鍍。有機EL裝置製造裝置100是成為在中心部具有真空搬送機械手臂9的多角形的真空搬送室7、及在其周邊部放射狀地配置基板儲料室8或成膜室的真空蒸鍍腔室16之群組型的有機EL裝置製造裝置100的構成。各真空蒸鍍腔室16是具有保持基板10的基板保持部13及遮罩12。並且，在真空蒸鍍腔室16及基板儲料室8與真空搬送室7之間設有隔離彼此的真空之閘閥14。蒸發源11是使用圖1或圖3所示的蒸發源4。

藉由如此的構成，真空搬送機械手臂9從基板儲料室8取出基板10，搬入至真空蒸鍍腔室16的基板保持部13。然後，在真空蒸鍍腔室16，使被搬入的基板10以基板旋回手段(未圖示)來正對於遮罩12，進行對準(基板與遮罩的對位)，使蒸發源11上下對基板10蒸鍍。蒸鍍後，使基板10回到水平狀態。然後，藉由真空搬送機械手臂9來從真空蒸鍍腔室16搬出基板10，搬入至其他的真空蒸鍍腔室16或回到基板儲料室8。

在如此的處理的基板10的搬出入中，以不會影響各真空蒸鍍腔室16的處理之方式控制關聯的閘閥14。

如以上般，本實施例是在坩堝22及加熱手段44(加熱器23)的外部設置冷卻手段45，且設在以隔熱手段44(反射器24)所包圍的領域的內側。藉此，可使浮游的洩漏蒸氣集中地附著於冷卻手段45，因此可防止上述附著往多餘的地方。

並且，對於冷卻手段45之來自加熱器23的熱是藉由輻射熱隔熱手段46(反射器24)所遮斷，因此不會有冷卻手段45被加熱的情形。因此，可安定捕集洩漏蒸氣。

〔實施例2〕

在圖5顯示冷卻手段的詳細。

圖5是表示本發明的其他實施例的蒸發源的冷卻手段的圖。

在圖5中，本實施例是將冷卻手段45例如設為不鏽鋼製的區塊28，使冷卻劑52(使用油或水等作為冷卻媒體)從反射器24的外部循環的構造者。

亦即，設置貫通腔室2及外殼27的2條的冷卻劑流通孔52a，且以2條的冷卻劑流通孔52a能夠在冷卻區塊28合流的方式設置U形轉彎部52b。冷卻劑流通孔52a是分別以能夠成為連續的流通孔之方式用配管51連接。

另外，在本實施例是以貫通腔室2、外殼27、冷卻區塊28的冷卻劑流通孔52a所構成，但並非限於此構成，當然以U字狀的配管所構成也可取得相同的效果。

如以上般，若根據本實施例，則藉由使冷卻劑52循環於冷卻區塊28，冷卻區塊28可經常保持低溫狀態，因此可提高洩漏蒸氣的捕集效果。

〔實施例3〕

圖6是表示本發明的其他實施例的蒸發源的冷卻手段的圖。

在圖6中，實施例2是使冷卻媒體循環於冷卻區塊28的構成，但本實施例是在反射器24鑿孔，使與外部的外殼27連接或一體化。並且，在與外殼27連接或形成一體構造時，亦可只水冷外殼側。

亦即，若就那樣使用冷卻區塊28，則會吸收坩堝22或加熱手段44(加熱器23)的熱輻射，使蒸發源內的溫度顯著降低，妨礙蒸鍍。因此，如圖5或圖6所示般，在冷卻區塊28內，與加熱手段44或坩堝22對峙的面設置輻射熱遮斷手段46。此輻射熱遮斷手段46是反射器24或隔熱材等皆可。

最好冷卻區塊28的溫度是設定成比蒸發源4之反射器24的內側的構件哪個皆低的溫度。並且，設定成比蒸鍍材料21的蒸發溫度更充分低的溫度，例如蒸鍍材料21為溶融系材料時是融點附近，昇華系材料時是昇華開始溫度以下為理想。藉此，從噴嘴附近侵入蒸發源4中而來的蒸鍍材料21的粒子，不是蒸發源4的構成構件例如熱電偶或反射器24，而是可使集中於冷卻區塊28來析出。

並且，如圖5或圖6所示般，亦可在冷卻區塊28安裝防著板29。最好防著板29是與冷卻區塊28接觸，以熱傳導性佳的材料來製作。並且，防著板29的外側的面是以噴沙等來使具有凹凸，使附著的蒸鍍材料不會脫落為佳。並且，使防著板29可容易裝卸，藉此可容易進行維修。

實施例2是將冷卻劑流通孔52a的U形轉彎部52b設在冷卻區塊28，但本實施例是設在外殼27。藉此，冷卻區塊28是經由外殼27來間接性地冷卻，因此冷卻劑流通孔52a的加工比較簡單，可謀求低成本化。

另外，如上述般，在本實施例中也是以貫通腔室2、外殼27的冷卻劑流通孔52a所構成，但並非限於此構成，當然以U字狀的配管所構成也可取得相同的效果。

如以上般，若根據本發明，則設成以隔熱手段來覆蓋冷卻手段，可藉由冷卻手段來局部地作出比蒸鍍材料所蒸發的溫度更充分低的溫度或蒸鍍材料的融點以下的部分，藉此將進入坩堝．加熱手段與隔熱手段之間的蒸鍍材料粒子集中於冷卻手段45而析出。

並且，藉由冷卻手段在面對加熱手段或坩堝的部分設置隔熱手段，可抑制蒸鍍製程的影響。

而且，使往加熱手段(加熱器)的端子、熱電偶、坩堝或支撐加熱手段的構造體之蒸鍍材料的附著形成最小限度，可抑制以往對於該等的構件之蒸鍍材料的析出所引發的膜質劣化或對於連續運轉或維修的阻礙。

並且，可在冷卻手段的蒸鍍材料所析出的部分卸下，安裝以熱傳導性佳的材質所製作的防著板，藉此可簡單地進行維修，維持性能。