专利名称：有机薄膜的成膜装置以及有机材料成膜方法
技术领域：
本发明涉及一种有机薄膜的成膜装置，特别是涉及逐次少量地加热材料而使其蒸发的成膜装置以及有机材料成膜方法。
背景技术：
添加了由有机物构成的发光材料的有机薄膜由于当电流在膜厚方向上流动时以颜色与发光材料的种类相对应的光进行发光，所以最近使用有机薄膜的显示装置及照明装置实用化并达到了量产化。但是，当加热大量的有机材料时，虽然加热中的有机材料的一部分短时间内蒸发， 但大部分的有机材料则被长时间加热，所以有机材料变质而不能够得到高品质的有机薄膜。相对于此，若按照每片基板逐次将一定量的有机材料向加热装置供给，逐次少量地加热有机材料而使其蒸发，则从开始向一片基板供给一定量的有机材料到结束为止的期间，供给量将会变动，成膜对象物的成膜速度也变动。特别是，在使成为主体材料的有机材料的蒸气和成为发光材料的有机材料的蒸气一起到达相同的成膜对象物而形成发光层的情况下，由于最佳的含有率已确定，所以若一方的有机材料的蒸气的到达速度变动则含有率变化，膜厚方向的含有率变动。当形成未成为发光所最佳的含有率的部分时，发光层的发光量降低。而且，由于以往不朝向成膜对象物排放的有机材料的蒸气被废弃，所以当在从排放装置的蒸气排放量稳定之前不开始成膜时，也存在浪费的有机材料增加的问题。专利文献I :特开2002-249868号公报。
发明内容
本发明提供一种成膜装置，在逐次少量地加热用于成膜的有机材料使其蒸发之际，从排放装置排放的绝缘材料的蒸气量为一定。而且，本发明还提供一种成膜装置，能够从未用于成膜的蒸气中回收有机材料而加以再利用。为了解决上述问题，本发明的成膜装置具有配置成膜对象物的成膜槽，生成有机材料的蒸气的蒸气生成装置，以及被供给由上述蒸气生成装置生成的上述蒸气的排放装置，上述蒸气从形成在上述排放装置上的排放口向上述成膜槽内排放，其中，上述蒸气生成装置具有供给上述有机材料的材料供给装置，上述有机材料从上述材料供给装置供给到其中、并对上述有机材料进行蒸发的蒸发装置，将由上述蒸发装置生成的上述蒸气析出并进行再次蒸发的缓冲部，以及控制上述缓冲部的温度的缓冲用温度控制装置，由上述蒸发装置生成的上述蒸气通过上述缓冲部向上述排放装置供给，在上述成膜对象物上形成上述有机薄膜。而且，在本发明的成膜装置中，具有多个上述蒸气生成装置。
而且，在本发明的成膜装置中，具有检测来自上述缓冲部的蒸气的一部分的膜厚监测器，上述缓冲用温度控制装置基于上述膜厚监测器的检测值控制上述缓冲部的温度。而且，在本发明的成膜装置中，上述材料供给装置使具有螺旋的轴旋转，使上述有机材料向上述蒸发装置落下。而且，在本发明的成膜装置中，上述蒸发装置具有测定从上述材料供给装置供给的上述有机材料的量的材料供给量测定机构。
而且，在本发明的成膜装置中，上述材料供给量测定机构具有接收从上述材料供给装置供给的上述有机材料的接收部件，以及根据上述接收部件的温度变化计算出上述有机材料的供给量的温度测定解析装置。而且，在本发明的成膜装置中，上述缓冲部由多根金属细线集合而成，上述金属细线相互部分重合，通过上述金属细线与上述金属细线之间的间隙形成流路。而且，在本发明的成膜装置中，上述缓冲部由多个网构成，上述网的网眼和上述网眼之间的间隙形成流路。而且，在本发明的成膜装置中，多个上述网中第一网的单位面积上的网眼个数为位于在上述缓冲部内流动的上述蒸气的上述第一网的下游一侧的第二网的单位面积上的网眼个数以下。而且，在本发明的成膜装置中，在上述材料供给装置上连接有供给逆流防止气体的逆流防止气体供给装置。而且，在本发明的成膜装置中，上述蒸气生成装置具有将通过上述缓冲部后的上述蒸气的行进方向在作为上述排放装置内部的第一方向和朝向上述排放装置的内部以外的第二方向之间切换的切换装置。而且，在本发明的成膜装置中，上述蒸气生成装置具有上述蒸气所接触的收集部配置在收集槽的内部、并且上述收集槽内部能够进行真空排气地构成的收集装置，以及将上述收集部冷却到比上述蒸发温度更低温的收集温度的低温装置，上述第二方向为上述收集槽内部。而且，本发明的成膜装置具有配置成膜对象物的成膜槽，生成有机材料的蒸气的蒸气生成装置，以及被供给由上述蒸气生成装置生成的上述蒸气的排放装置，上述蒸气从形成在上述排放装置上的排放口向上述成膜槽内排放，其中，上述蒸气生成装置具有供给上述有机材料的上述材料供给装置，对从上述材料供给装置供给的上述有机材料进行蒸发的蒸发装置，上述蒸气所接触的收集部配置在收集槽的内部、并且上述收集槽内部能够进行真空排气地构成的收集装置，将上述收集部冷却到比上述蒸发温度更低温的收集温度的低温装置，以及将由上述蒸发装置生成的上述蒸气的行进方向切换成朝向上述排放装置和上述收集部的某一方的切换装置，由上述蒸发装置生成的上述蒸气向上述排放装置供给，在上述成膜对象物上形成上述有机薄膜。而且，在本发明的成膜装置中，上述蒸气生成装置具有膜厚传感器，由上述蒸气生成装置生成并到达上述切换装置之前的上述蒸气的一部分被导向上述膜厚传感器，上述有机薄膜在上述膜厚传感器上成长。而且，在本发明的成膜装置中，具有与相同的上述排放装置相连的多个上述蒸气生成装置。
而且，在本发明的成膜装置中，在多个上述蒸气生成装置的上述材料供给装置上分别配置有不同化学构造的上述有机材料。而且，在本发明的成膜装置中，配置在多个上述蒸气生成装置的上述材料供给装置上的上述有机材料在所形成的上述有机薄膜中的含有率不同。而且，在本发明的成膜装置中，在上述排放装置上连接有配置了在上述有机薄膜内含有比上述有机材料少量的作为有机化合物的副材料的蒸发用容器，上述副材料的蒸气以小于上述有机材料的蒸气的导入速度导入上述排放装置内。而且，在本发明的成膜装置中，具有上述副材料的蒸气所接触的收集部配置在收集槽的内部、上述收集槽内部能够进行真空排气地构成的副收集装置，在上述蒸发用容器内生成的上述副材料的蒸气能够切换地导入上述排放装置和上述副收集装置。而且，在本发明的有机材料成膜方法中，将有机材料以规定量的速度向加热部而产生蒸气，将上述蒸气导入缓冲部并使其在上述缓冲部内析出，使在上述缓冲部析出的有机材料再次蒸发，将上述再次蒸发后的蒸气向基板上排放而进行成膜。而且，在本发明的有机材料成膜方法中，测定从上述缓冲部导出的蒸气的一部分，基于上述测定的值控制上述缓冲部的温度。而且，在本发明的有机材料成膜方法中，在上述基板的替换时，将上述缓冲部的温度降低到比上述有机材料的蒸发温度更低，以使上述蒸气在上述缓冲部内析出，在向上述基板进行成膜时，将上述缓冲部的温度升高到比上述有机材料的蒸发温度更高，以使在上述缓冲部内析出的上述有机材料再次蒸发。根据本申请，能够一边供给必要量的原料一边在短时间内进行加热而使其蒸发，并能够是成膜速度稳定。根据本发明，能够使混合了多种有机材料的有机薄膜的膜厚方向的组成为一定。在由单一的有机材料析出有机薄膜的情况下，能够得到膜厚方向上的品质为一定的有机薄膜。而且，由于能够通过收集装置将以往所废弃的蒸气按照有机材料的种类分别回收，所以能够再利用。
图I是用于说明本发明的第一例的成膜装置的内部侧视 图2是用于说明该成膜装置的多个蒸气发生装置的位置关系的附 图3是用于说明本发明的第二例的成膜装置的内部侧视 图4是用于说明本发明的第三例的成膜装置的内部侧视图。附图标记说明
2 5 :成膜装置，10、70 :切换装置，11 :成膜槽，12 :排放装置，13a、13b :蒸气生成装置，15 :成膜对象物，21 :累积容器，41 :蒸发槽，43 :加热部，45、45i 455 :连接管，50 :缓冲装置，52 :缓冲部，60、90 :收集装置，71 :蒸发用容器。
具体实施例方式<整体的结构>图I、图2的附图标记2表示本发明的第一例的成膜装置。图I是从侧面观察该成膜装置2时的剖视图，图2是从上方观察到的内部的配置图。如图I所示，该成膜装置2具有成膜槽11和排放装置12，如图2所示，在相同的排放装置12上连接有多个蒸气生成装置13a、13b (图I中为两台)。蒸气生成装置13a、13b在此内部构造相同，图I中，通过附图标记13所表示蒸气生成装置一起表示两台蒸气生成装置13a、13b的内部。图2中，蒸气生成装置13a、13b与排放装置12的长度方向上相同一侧的端部相连，但即可以是与相同的端部相连，也可以是一方和另一方与相反一侧的端部相连。在成膜槽11上设有送入、送出成膜对象物15时开闭的送入口 81和送出口 82。首先，关闭送入口 81，送出口 82，和后述的隔离阀29，使真空排气系统19动作，对成膜槽11的内部进行真空排气而成为真空环境。真空排气系统19持续地动作,对成膜槽11的内部进行真空排气。排放装置12具有本体部35和封堵本体部35的开口的排放板36。在排放板36上形成有多个排放口 37。排放装置12配置在成膜槽11内，排放装置12的内部经由排放口 37由真空排气系统19真空排气。各蒸气生成装置13a、13b内配置有相同或不同的化学构造的有机材料。在不同的化学构造的情况下，例如一方是有机薄膜的母材(构成有机薄膜的材料)的有机化合物，另一方是母材的有机薄膜中所包含的掺杂剂(例如发光材料)，形成的有机薄膜中的含有率(重量百分比)不同，母材的有机化合物和掺杂剂的有机化合物在各个蒸气生成装置13a、13b内均是母材的有机化合物配置得比掺杂剂的有机化合物多。在这种情况下，能够使蒸气生成装置13a、13b同时工作而对母材和掺杂剂进行共蒸镀。或者在蒸气生成装置13a、13b中配置不同的材料，能够使其分别工作而形成叠层膜。各蒸气生成装置13a、13b生成所配置的有机材料的蒸气，并分别向相同的排放装置12供给。排放装置12将从各蒸气生成装置13a、13b供给的蒸气分别按照有机材料的种类从不同的排放口 37向成膜槽11的内部排放，或者在本体部35内形成空洞，各蒸气生成装置13a、13b生成的蒸气向相同的空洞供给，在空洞内混合后从各排放口 37向成膜槽11的内部排放。在该例子中，排放装置12是本体部35和排放板36配置在成膜槽11的内部，但只要是维持了成膜槽11的气密性的状态，则也能够使排放板36位于成膜槽11的内部，同时将本体部35的一部分或全部配置在成膜槽11的外部。在成膜槽11内的排放装置12的上方位置配置有移动装置17。配置在保持器16上的基板或者基板与掩模为一体的成膜对象物15从成膜槽11的外部通过送入口 81送入成膜槽11的内部，移动装置17使送入的保持器16和成膜对象物15 —起移动，在排放装置12的正上方位置一度静止并进行成膜后，从送出口 82向成膜槽11的外部送出。在送入口 81和送出口 82的外部连接有隔离取出室(未图示)或者其它的真空处理室(未图示)，在成膜对象物15从送入口 81送入和成膜对象物15从送出口 82送出之际，维持成膜槽11内的真空环境。、
形成成膜对象物15的有机薄膜的成膜面朝向排放装置12，当以位于排放装置12的正上方、与排放装置12的排放板36面对的状态一度静止，从排放装置12的排放口 37排放有机材料的蒸气时，蒸气均匀地到达成膜面，在成膜面上形成有机薄膜。也可以不使成膜对象物15静止，而是通过排放装置12的正上方位置进行成膜。
当来自多个蒸气生成装置13a、13b的不同的有机材料的蒸气向排放装置12供给，从排放装置12排放，各有机材料的蒸气到达成膜对象物15的成膜面时，多种有机材料的蒸气均匀混合后的气体到达，形成有机薄膜。对蒸气生成装置13a、13b的结构进行说明。各蒸气生成装置13a、13b分别具有更换装置30，材料供给装置20，蒸发装置40，缓冲装置50，以及收集装置60。更换装置30与材料供给装置20相连，材料供给装置20与蒸发装置40相连，蒸发装置40与缓冲装置50相连，缓冲装置50与切换装置10相连。切换装置10与收集装置60和排放装置12相连。<材料供给装置>
材料供给装置20具有累积容器21，中空的筒状部23，以及直线状的棒状体25。累积容器21下部倾斜成漏斗状，在漏斗状的部分的下端形成有开口。筒状部23与累积容器21相连，并且筒状部23的内部与累积容器21下端的开口连通。棒状体25竖直地插入筒状部23和累积容器21的内部。棒状体25的上部位于累积容器21的漏斗状的部分的更上方，下部位于筒状部23内。在棒状体25上设有一边旋转一边在竖直方向上延伸的螺旋状的突起26。在累积容器21内配置有粉体的有机材料。筒状部23内突起26的外周和筒状部23的内周面之间的距离形成为比有机材料的粒子的大小更窄，有机材料不会从突起26和筒状部23之间的间隙落下。而且，当粉体状的有机材料配置在累积容器21内时，有机材料置于突起26之上，但由于突起26的螺旋状的倾斜是以在棒状体25静止的状态下有机材料不从突起26上滑落或者滚落的角度形成的，所以在棒状体25静止的状态下，累积容器21内部的有机材料不会在筒状部23内部从突起26上落下。蒸发装置40具有蒸发槽41，在蒸发槽41的顶部设有贯通孔，筒状部23的下端从贯通孔气密地插入蒸发槽41内。筒状部23的下端缩窄成漏斗状，在其前端形成有落下口24，筒状部23的内部空间和蒸发槽41的内部空间通过落下口 24相连。在此，蒸发槽41配置在成膜槽11的内部。突起26与突起26之间的空间是上端与累积容器21的内部空间相连，下端经由筒状部23的内部空间和落下口 24与蒸发槽41的内部空间相连。在棒状体25上连接有旋转装置28，棒状体25能够以其竖直的中心轴线为中心旋转。当棒状体25向规定方向旋转时，位于突起26上的有机材料被挤出，从突起26与突起26的间隙的下端落下，通过筒状部23而从落下口 24进入蒸发槽41的内部。在累积容器21内配置了有机材料的状态下，落下量与旋转量成比例，落下量与旋转量的关系预先求出。在一个成膜对象物上形成薄膜之际，棒状体25缓慢地旋转，其旋转量仅为落下相对于一个成膜对象物所必须的量的有机材料。因此，有机材料从材料供给装置20逐次少量落下并向蒸发装置40供给。在该例子中，各蒸气生成装置1 3a、13b的累积容器21内分别配置有化学构造相互不同的例如有机薄膜的母材的有机材料和显色剂的有机材料。有机薄膜中的含有量是母材与显色剂大不相同。<更换装置>
更换装置30经由作为真空槽的更换室31，更换室31配置在成膜槽11的顶部。在更换室31与成膜槽11之间设有隔离阀29，更换室31内的环境与成膜槽11内的环境能够经由隔离阀29连接。在累积容器21上设有移动装置，累积容器21与筒状部23和棒状体25 —起上下移动。在成膜作业之际，累积容器21配置在成膜槽11内，位于隔离阀29的正下方，在隔离阀29关闭的状态下，成膜槽11内部与大气环境分离，使与成膜槽11相连的真空排气系统19动作，能够使成膜槽11内为真空环境。在更换室31上设有门32，当打开门32时能够将更换室31与大气环境相连。在更换室31上连接有真空排气系统33，在关闭了隔离阀29和门32的状态下，通过真空排气系统33对更换室31内进行真空排气，在更换室31成为了与成膜槽11同等程度的真空环境时，使位于隔离阀29的正下方的累积容器21与筒状部23和棒状体25同时向上方移动，通过隔离阀29，将累积容器21与筒状部23和棒状体25同时送入更换室31内。接着，关闭隔离阀29，将成膜槽11内与更换室31隔离，在将真空排气系统33与更换室31隔离后，将大气导入更换室31内，使更换室31内为大气压。此时，维持成膜槽11内的真空环境。在该状态下打开门32，用门32连接累积容器21的内部和大气环境，在大气环境下将有机材料投入累积容器21内。此时，如上所述，投入到累积容器21内的有机材料不从突起26上滑落或滚落。在将有机材料配置在累积容器21内后，关闭门32，通过真空排气系统33对更换室31内进行真空排气，真空排气进行到更换室31内与成膜槽11为同等程度的压力。此时，累积容器21的内部及筒状部23的内部也被真空排气。在更换室31内被真空排气后，打开隔离阀29，使累积容器21与筒状部23和棒状体25同时向成膜槽11内移动，在位于隔离阀29的下方时关闭隔离阀29。<蒸发装置>
上述的落下口 24位于蒸发槽41底面的上方，从材料供给装置20的落下口 24落下的有机材料与蒸发槽41的底面碰撞，以与底面相接触的状态在底面上静止。在蒸发槽41的周围设有对蒸发槽41进行加热的蒸发用加热装置42。电阻发热体等蒸发用加热装置42与加热用电源44相连，由加热用电源44通电而发热，对蒸发槽41进行加热。因此，蒸发装置40中，由于蒸发槽41的底面被蒸发用加热装置42加热，所以蒸发槽41的底面是与从材料供给装置20供给的有机材料相接触而对有机材料进行加热的加热部43。
由于有机材料具有开始蒸发的温度、即蒸发温度，即使在被加热时升温到蒸发温度也不立即蒸发，所以有机材料被加热到比蒸发温度更高的温度。虽然当成为高温时蒸发速度加快，但温度越高则分解的量就越多。蒸发用加热装置42的发热由加热用电源44的通电量控制，加热部43置于比配置在其表面的有机材料的蒸发温度高的温度、即蒸气生成温度中。该蒸气生成温度是不产生有机材料的分解程度的高温。加热部43上的有机材料升温至蒸气生成温度后蒸发，产生有机材料的蒸气。另外，在将加热用部件配置在蒸发槽41的底面上，使从材料供给装置20供给的有机材料与加热用部件相接触，通过蒸发用加热装置42对加热用部件进行加热的情况下，其加热用部件成为加热部43而产生蒸气。而且，也可以在蒸发槽41的内部设置计量从落下口 24落下的有机材料的质量的 材料供给量测定机构100。例如，材料供给量测定机构100具有材料接收部件101和温度测定解析装置102。温度测定解析装置102测定材料接收部件101的温度。虽然材料接收部件101被蒸发用加热装置42加热到一定温度，但当有机材料落下时，因有机材料的热容量和气化热而温度暂时降低。事先测定材料的落下量和温度变化并作成对应表。温度测定解析装置102根据与材料接收部件101的温度的对应表计算出有机材料的落下量。蒸发槽41和排放装置12通过连接管45 US1 453)连接，在其中途设有缓冲装置50。而且，在缓冲装置50与排放装置12之间的连接管45上设有由三通阀构成的切换装置10。在切换装置10上连接有后述收集装置60的收集槽61，通过切换装置10的动作，缓冲装置50与排放装置12和收集装置60的某一方相连。缓冲装置50也可以不与任一方相连。收集槽61与成膜槽11的内部或者真空排气系统19相连。在此是与成膜槽11的内部相连。成膜时，成膜槽11通过与成膜槽11相连的真空排气系统19而持续地进行真空排气，当缓冲装置50与排放装置12相连时，缓冲装置50和蒸发槽41经由排放装置12由真空排气系统19进行真空排气。当缓冲装置50与收集装置60相连时，缓冲装置50经由收集装置60进行真空排气。材料供给装置20内，棒状体25缓慢地旋转，逐次少量地向加热部43供给相对于一个成膜对象物供给的量的有机材料。与加热部43接触的有机材料短时间内蒸发，位于加热部43上的有机材料不增加，其结果，蒸发槽41内以一定的蒸发速度产生有机材料的蒸气。在筒状部23上连接有逆流防止气体供给系统49，导入逆流防止气体以使蒸发槽41产生的蒸气不进入累积容器21内。而且，通过逆流防止气体控制筒状部23的温度的上升，防止筒状部23内的有机材料熔解或者升华。蒸发槽41内，逆流防止气体被加热到与蒸发槽41内的温度大致相同的温度。逆流防止气体是氩气等稀有气体。由于蒸发槽41内的压力与成膜槽11内的压力是成膜槽11的压力更低，所以蒸气与逆流防止气体一起向成膜槽11的方向流出。<缓冲装置>缓冲装置50具有缓冲槽51，一端与蒸发槽41的开口 48相连的连接管45i的另一端与蒸发槽51的开口 53相连，蒸气在连接管45i内朝向缓冲槽51内移动。另外，在连接管45 US1 453)上卷绕有保温装置46，通过来自保温用电源47的通电而发热，使连接管45升温到配置在该蒸气生成装置13上的有机材料的蒸发温度以上的温度。在缓冲槽51的内部配置有具有气体流动的多条细流路的缓冲部52，当蒸气在流路内流动时，蒸气与缓冲部52的流路壁面碰撞。在一个例子中，缓冲部52是金属细线部分重合，金属细线的间隙成为流路，具体地说，是将多张金属制的网叠层而构成的。
在缓冲槽51的周围设置有缓冲用温度控制装置55，当缓冲用电源56向缓冲用温度控制装置55通电时，缓冲用温度控制装置55发热，对缓冲槽51和缓冲部52进行加热。缓冲用温度控制装置55的温度能够由缓冲用电源55的通电量控制。而且，缓冲用温度控制装置55也可以具有对缓冲部52进行冷却的机构。若通过缓冲用温度控制装置55使缓冲槽51的温度低于有机材料的蒸发温度，则有机材料在缓冲槽51内析出并累积在缓冲部52。而且，若通过缓冲用温度控制装置55使缓冲槽51的温度高于有机材料的蒸发温度，则有机材料在缓冲槽51内再次蒸发并从缓冲槽51排放。进而，缓冲用温度控制装置55由后述的膜厚传感器86的检测值控制。具体地说，当膜厚传感器86的检测值小于希望值时，提高缓冲部52的温度，当大于希望值时，降低缓冲部52的温度。缓冲槽51的气体流入用的开口 53被缓冲部52覆盖，缓冲部52内，网与网重合的间隙及网眼的重合部分成为蒸气和逆流防止气体的流路，蒸气在缓冲部52内流动。在缓冲槽51上设有流出用的开口 57，连接管452的一端与该开口 57相连，另一端与切换装置10相连。而且，切换装置10通过连接管453、69而分别与排放装置12的本体部35和收集装置60的收集槽61相连。切换装置10构成为将缓冲装置50与排放装置12和收集装置60的某一方相连，在缓冲装置50与排放装置12相连的情况下，从缓冲槽51流入的蒸气导入排放装置12的本体部35，在与收集装置60相连的情况下，导入收集装置60的收集槽61内。在使有机材料落下并使其蒸发而产生有机材料的蒸气的情况下，有蒸气发生量因材料的落下速度的变动而变动的情况。特别是由于有机材料是粉体，所以难以使一定量以相同的速度落下。因此，若一度累积在缓冲装置50中并使其再次蒸发，则蒸发速度的控制容易，能够供给一定量的蒸气。而且，若预先以蒸发温度以下的接近蒸发温度的温度累积有机材料，则能够迅速地将缓冲装置50升温到蒸发温度以上。而且，由于有机材料累积在缓冲装置50中的时间是短时间，所以有机材料不会劣化。具体地说，控制在更换成膜对象物15的期间将有机材料累积在缓冲装置50中，在成膜是从缓冲装置50排放蒸气。累积时从蒸发装置40供给蒸气，使缓冲装置50为蒸发温度以下，通过切换装置10将缓冲装置50与收集槽61相连。为了控制缓冲装置50累积的量，基于材料供给量测定机构100的测定结果控制旋转装置28的转速。在成膜开始时，使缓冲装置50为蒸发温度以上，膜厚传感器86的检测值为一定时，通过切换装置10将缓冲装置50与排放装置12相连。为了在成膜时控制缓冲装置50的温度，通过后述的膜厚传感器86的检测值控制缓冲用温度控制装置55。在成膜时，既能够以比成膜速度慢的供给量从蒸发装置40向缓冲装置50供给蒸气，也能够停止从蒸发装置40供给蒸气。若通过膜厚传感器86的检测值检测到规定厚度的成膜已结束，则将切换装置10的连接目的地切换到收集槽61，将缓冲装置50的温度降到蒸发温度以下。〈收集装置〉
在切换装置10将缓冲装置50与收集装置60相连的情况下，从缓冲装置50排放的蒸气被导入收集槽61内。
在收集槽61的内部，具有导入到收集槽61内的蒸气所接触的金属制的收集部62。在收集槽61上卷绕有冷却介质管63，冷却后的液体状的冷却介质从循环装置66向冷却介质管63供给，收集槽51和收集部62被冷却到低于产生向收集装置60供给的蒸气的有机材料的蒸发温度的温度、即收集温度。在冷却介质管63中流动的冷却介质返回循环装置66，在循环装置66内被冷却后再次向冷却介质管63供给。在收集槽61上连接有废弃管62的一端，废弃管68的另一端、即排出口 67配置在成膜槽11内。收集槽61内与收集部62的表面相接触的蒸气在收集部62的表面上析出，并从在收集槽61内流动的气体中除去。因此，在从排出口 67排出的气体中几乎不含有机材料的蒸气，大部分是作为逆流防止气体导入的气体，并通过真空排气系统19的真空排气而进行真空排气。能够通过从收集槽61的内部取出收集部62，将收集部62上析出的有机材料剥离或使其再次蒸发而回收。另外，如图3所示，本发明的成膜装置3也可以不设置收集装置60，通过切换装置10切换缓冲装置50的排放装置12与废弃管68之间的连接，将废弃管68前端的排出口 67配置在与成膜槽11的成膜对象物15的下方不同的位置，或者将排出口与真空排气装置相连(第二例)。其它的结构与图I的成膜装置2相同。收集部62由具有间隙地分离配置、蒸气及逆流防止气体在间隙中流动的多个金属制板构成，但也可以通过将金属制的纤维的集合物或金属制的多个网叠层而构成。另外，这些也可以不是金属制的。〈膜厚传感器〉
本发明的成膜装置2、3中，在缓冲装置50和切换装置10之间蒸气流动的路径(在此是连接管452)上安装有取样装置84，通过缓冲部52、到达切换装置10之前的蒸气与逆流防止气体一起从设在取样装置84上的细孔85抽出，在成膜槽11内与成膜对象物15的通过位置不同的位置排放连接管452内的一部分。在面对细孔85的位置，接近地配置有膜厚传感器86，从细孔85向成膜槽11内排放的气体到达膜厚传感器85，通过到达气体中的有机材料的蒸气在膜厚传感器86的表面上形成有机薄膜。预先调查在膜厚传感器86的表面上成长的有机薄膜的厚度，和由保持器16保持并在位于排放装置12上的成膜对象物15上成长的有机薄膜的厚度的关系，即使从缓冲装置50排放的蒸气被导入收集装置60，通过膜厚传感器86所接触的测定装置87进行的测定，也能够根据形成在膜厚传感器86的表面上的有机薄膜的膜厚求出被导入收集装置60的蒸气到达成膜对象物15表面上时的有机薄膜的厚度。根据成膜时间，通过膜厚传感器86和测定装置87的测定，能够求出成膜对象物15表面的成膜速度。基于膜厚传感器86的检测值控制缓冲用温度控制装置55的温度，并控制来自缓冲装置50的再次蒸发量。而且，基于膜厚传感器86的检测值检测成膜的结束时刻。〈成膜作业〉
在开始成膜作业的情况下，通过切换装置10将缓冲装置50与排放装置12相连后，由保持器16保持一片成膜对象物15并使其位于排放装置12的上方。形成在成膜对象物15上的有机薄膜的组成和膜厚已确定，已知了一个成膜对象物15的有机薄膜的形成所必须的、在多个蒸气生成装置13a、13b内蒸发的各种有机材料的必要量，在各蒸气生成装置13a、13b内，使所配置的有机材料的必要量以一定的供给量速度(供给量速度=必要量/成膜时间)从材料供给装置20向蒸发槽41内落下，通过加热部43生成蒸气。在此，当通过旋转装置28使棒状体25旋转到供给速度成为已确定的值，螺旋的突起26上的有机材料在筒状部23内自上而下地移动，有机材料从筒状部23下端的落下口 24向蒸发槽41内落下。供给速度是与旋转速度相对应的值，转速也是与必要量相对应的值。生成的各有机材料的蒸气暂时累积在缓冲装置50中并通过再次蒸发而以稳定的供给量速度向排放装置12供给。当以规定的排放量速度(单位时间内的蒸气的排放量)从排放口 37向成膜槽11内排放时，在成膜对象物15的表面上，以规定的膜厚形成组成在膜厚方向上为规定值的一定的有机薄膜。排放装置12设有加热器38，当由电源39通电时发热，对本体部35及排放板36进行加热。在供给多种有机材料的蒸气的情况下，排放装置12被加热到所供给的蒸气的蒸发温度中最高的蒸发温度以上的温度。排放装置12上的成膜对象物15在形成了规定膜厚的有机薄膜后从排放装置12上移动，未成膜的成膜对象物配置在排放装置12上。由于当必要量的有机材料的供给结束后，棒状体25的旋转是停止的，所以在成膜对象物15未位于排放装置12上时，不将有机材料配置在加热部43上，从而不生成浪费的蒸气。但是，在成膜对象物15未配置在排放装置12上的期间，也可以通过切换装置10将缓冲装置50与收集装置60相连。另外，在第一例、第二例的成膜装置2、3中，虽然各成膜装置2、3所具有的多个蒸气生成装置13a、13b的构造相同，但也可以是不同的。例如，在图4所示的成膜装置4中，将配置有成为母材的有机化合物、构造与第一例、第二例的成膜装置2、3的蒸气生成装置13a、13b相同的蒸气生成装置13c与排放装置12相连，并且在相同的排放装置12上连接有具有配置了作为掺杂剂材料的有机化合物72的蒸发用容器71的蒸气发生装置14。该蒸气发生装置14的作为掺杂剂材料的有机化合物72相对于多片基板的分量配置在蒸发用容器71中。、
在蒸发用容器71的周围卷绕有电阻发热体等蒸发用加热装置78，蒸发用容器71通过连接管455与排放装置12相连。在此是与第一、第二例的成膜装置2、3所示的蒸气生成装置13a、13b的连接在切换装置10和排放装置12之间的连接管453相连。
并且通过加热用电源79向蒸发用加热装置78通电使其发热，对蒸发用容器71进行加热。当内部的有机化合物72成为其蒸发温度以上的温度时，在蒸发用容器71的内部产生有机化合物蒸气。在蒸发用容器71和排放装置12 (在此是连接管455的中途)设有由三通阀构成的切换装置70。在该切换装置70上连接有收集装置90，通过切换装置70的切换，在蒸发用容器71内产生的蒸气也能够向排放装置12和收集装置90的任一方供给。通过切换装置70，蒸发用容器71也能够与任一方均不连接。当蒸发用容器71与排放装置12相连时，蒸发用容器71的内部产生的有机化合物72的蒸气向排放装置12供给。此时，当从缓冲装置50向排放装置12内供给蒸发槽41内生成的有机化合物蒸气时，在排放装置12中，在蒸发用容器71内生成的蒸气和蒸发槽41内生成的蒸气双方被导入排放装置12内。在蒸发用容器71上连接有载体气体供给系统73，蒸发用容器71内生成的蒸气能够乘着载体气流与载体气体一起向排放装置12供给。当停止蒸气从蒸发用容器71向排放装置12的供给时，通过切换装置70能够将排放装置12和蒸发用容器71之间阻断，将蒸发用容器71与收集装置90相连。收集装置90具有收集槽77，其内部与成膜槽11的内部相连，通过真空排气系统19进行真空排气。在收集槽77的内部设有蒸气所接触的收集部96，在收集槽77的周围卷绕有冷却介质管93。冷却介质管93与循环装置92相连，从循环装置92供给冷却后的液体状的冷却介质，并在冷却介质管93内流动。收集槽77和收集部96的温度通过在冷却介质管93内流动的冷却介质而被冷却到比在收集槽77内流动的蒸气的蒸发温度更低的收集温度。由各冷却介质管63、93和各循环装置66、92分别构成低温装置。当在收集部96被冷却到该收集温度的状态下，有机化合物72的蒸气单独或者与载体气体一起从蒸发用容器71朝向收集装置90流动并导入收集槽77内时，其蒸气与收集部96接触而附着在收集部96的表面上。由于成膜槽11的内部由真空排气系统19进行真空排气，所以从收集装置90排放的载体气体以及非常少量的有机化合物的蒸气通过真空排气系统19的真空排气而排气。附着在收集部62、92上的有机化合物能够回收而再利用。另外，在连接管455的切换装置70和蒸发用容器71之间安装有取样装置75，在与设在取样装置75上的细孔95接近地面对的位置配置有膜厚传感器76。膜厚传感器76与测定装置74相连。该取样装置75和膜厚传感器76与缓冲装置50和切换装置10之间的取样装置84和与其面对的膜厚传感器86同样，在蒸气单独或者与载体气体一起流入收集装置90的状态下，在连接管455内流动的蒸气的一部分从取样装置75的细孔95向成膜槽11内排放并到达膜厚传感器76，在其表面上形成薄膜。所形成的膜厚的厚度由测定装置74测定，根据形成的时间求出成膜速度。当求出的成膜速度成为预定的值时，能够从蒸发用容器71向排放装置12供给掺杂剂的蒸气。当掺杂剂形成的成膜速度，和从缓冲装置50向排放装置12供给的蒸气形成并由膜厚传感器86求出的成膜速度 双方均成为预定的值时，成为能够在成膜对象物15的表面上形成薄膜的状态。此时，从蒸发用容器71和缓冲装置50分别流入到收集装置60、90中的蒸气通过切换装置10、70切换成与载体气体一起向排放装置12供给，排放装置12与成膜对象物15静止或者移动地面对，在成膜对象物15的薄膜形成添加了掺杂剂的有机薄膜。即使在成膜对象物15的表面上形成有机薄膜的期间，成膜速度也由膜厚传感器76和测定装置74测定，加热用电源79控制向蒸发用容器71周围的蒸发用加热装置78的通电量，将蒸发用容器71内的蒸气产生速度控制成连接管455内的蒸气压力为一定。另外，在上述第三例中不将掺杂剂配置在累积容器21内，而是配置在了蒸发用容器71内，但也能够不设置蒸发用容器，将母材的有机化合物和掺杂剂的有机化合物混合并配置在累积容器21内。但是，分别配置在累积容器21和蒸发用容器71内在管理蒸发速度上容易。由于掺杂剂与母材相比蒸发量少，所以有母材的蒸气从连接管453向连接管455逆流的情况。由于从连接管453至连接管455内的压力是分子流区域，所以通过在连接管455内形成防逆流挡板110而能够防止逆流。〈其它〉
在上述各实施例中，将两台蒸气生成装置13a、13b与一台排放装置12相连，但也可以将三台以上的蒸气生成装置与一台排放装置12相连。多个蒸气生成装置间的蒸气生成温度因有机材料种类的不同而在每个蒸气生成装置中不同，与有机材料的种类(化学构造)和有机薄膜的组成相对应地设定成不分解而蒸气产生稳定的最佳值。而且，多个蒸气生成装置间的吸附、脱离温度也因有机材料种类的不同而在每个蒸气生成装置中不同，与有机材料的种类(化学构造)相对应地设定成能够使蒸气产生的变动为一定的最佳值。而且，也能够将一台蒸气生成装置与一台排放装置12相连，在这种情况下，由于通过缓冲装置50，有机薄膜以一定的成膜速度形成，所以能够形成膜质在膜厚方向上均匀的有机薄膜。而且还能够进行收集装置60对有机材料的回收。另外，在缓冲槽51内，如果对距蒸气流入的开口 53的距离不同的网的网眼进行比较，则叠层网的网眼每单位面积上的个数在接近上述开口 53和远离上述开口 53的网上是相同的，或者远离上述开口 53的网上更多。通过这种配置，能够防止在缓冲装置50内累积时内部堵塞。
权利要求
1.一种成膜装置，具有配置成膜对象物的成膜槽，生成有机材料的蒸气的蒸气生成装置，以及被供给由上述蒸气生成装置生成的上述蒸气的排放装置，上述蒸气从形成在上述排放装置上的排放口向上述成膜槽内排放，其特征在于， 上述蒸气生成装置具有供给上述有机材料的材料供给装置，上述有机材料从上述材料供给装置供给到其中、并对上述有机材料进行蒸发的蒸发装置，将由上述蒸发装置生成的上述蒸气析出并进行再次蒸发的缓冲部，以及控制上述缓冲部的温度的缓冲用温度控制装置， 由上述蒸发装置生成的上述蒸气通过上述缓冲部向上述排放装置供给，在上述成膜对象物上形成上述有机薄膜。
2.如权利要求I所述的成膜装置，其特征在于， 具有多个上述蒸气生成装置。
3.如权利要求I或2所述的成膜装置，其特征在于， 具有检测来自上述缓冲部的蒸气的一部分的膜厚监测器， 上述缓冲用温度控制装置基于上述膜厚监测器的检测值控制上述缓冲部的温度。
4.如权利要求I至3中任一项所述的成膜装置，其特征在于， 上述材料供给装置使具有螺旋的轴旋转，使上述有机材料向上述蒸发装置落下。
5.如权利要求I至4中任一项所述的成膜装置，其特征在于， 上述蒸发装置具有测定从上述材料供给装置供给的上述有机材料的量的材料供给量测定机构。
6.如权利要求5所述的成膜装置，其特征在于， 上述材料供给量测定机构具有接收从上述材料供给装置供给的上述有机材料的接收部件，以及根据上述接收部件的温度变化计算出上述有机材料的供给量的温度测定解析装置。
7.如权利要求I至6中任一项所述的成膜装置，其特征在于， 上述缓冲部由多根金属细线集合而成，上述金属细线相互部分重合，通过上述金属细线与上述金属细线之间的间隙形成流路。
8.如权利要求I至6中任一项所述的成膜装置，其特征在于， 上述缓冲部由多个网构成， 上述网的网眼和上述网眼之间的间隙形成流路。
9.如权利要求8所述的成膜装置，其特征在于， 多个上述网中第一网的单位面积上的网眼个数为位于在上述缓冲部内流动的上述蒸气的上述第一网的下游一侧的第二网的单位面积上的网眼个数以下。
10.如权利要求I至9中任一项所述的成膜装置，其特征在于， 在上述材料供给装置上连接有供给逆流防止气体的逆流防止气体供给装置。
11.如权利要求I至10中任一项所述的成膜装置，其特征在于， 上述蒸气生成装置具有将通过上述缓冲部后的上述蒸气的行进方向在作为上述排放装置内部的第一方向和朝向上述排放装置的内部以外的第二方向之间切换的切换装置。
12.如权利要求11所述的成膜装置，其特征在于， 上述蒸气生成装置具有上述蒸气所接触的收集部配置在收集槽的内部、并且上述收集槽内部能够进行真空排气地构成的收集装置，以及将上述收集部冷却到比上述蒸发温度更低温的收集温度的低温装置， 上述第二方向为上述收集槽内部。
13.一种成膜装置，具有配置成膜对象物的成膜槽，生成有机材料的蒸气的蒸气生成装置，以及被供给由上述蒸气生成装置生成的上述蒸气的排放装置，上述蒸气从形成在上述排放装置上的排放口向上述成膜槽内排放，其特征在于， 上述蒸气生成装置具有供给上述有机材料的上述材料供给装置，对从上述材料供给装置供给的上述有机材料进行蒸发的蒸发装置，上述蒸气所接触的收集部配置在收集槽的内部、并且上述收集槽内部能够进行真空排气地构成的收集装置，将上述收集部冷却到比上述蒸发温度更低温的收集温度的低温装置，以及将由上述蒸发装置生成的上述蒸气的行进方向切换成朝向上述排放装置和上述收集部的某一方的切换装置， 由上述蒸发装置生成的上述蒸气向上述排放装置供给，在上述成膜对象物上形成上述有机薄膜。
14.如权利要求13所述的成膜装置，其特征在于， 上述蒸气生成装置具有膜厚传感器， 由上述蒸气生成装置生成并到达上述切换装置之前的上述蒸气的一部分被导向上述膜厚传感器， 上述有机薄膜在上述膜厚传感器上成长。
15.如权利要求13或14所述的成膜装置，其特征在于， 具有与相同的上述排放装置相连的多个上述蒸气生成装置。
16.如权利要求15所述的成膜装置，其特征在于， 在多个上述蒸气生成装置的上述材料供给装置上分别配置有不同化学构造的上述有机材料。
17.如权利要求15所述的成膜装置，其特征在于， 配置在多个上述蒸气生成装置的上述材料供给装置上的上述有机材料在所形成的上述有机薄膜中的含有率不同。
18.如权利要求I至17中任一项所述的成膜装置，其特征在于， 在上述排放装置上连接有配置了在上述有机薄膜内含有比上述有机材料少量的作为有机化合物的副材料的蒸发用容器，上述副材料的蒸气以小于上述有机材料的蒸气的导入速度导入上述排放装置内。
19.如权利要求18所述的成膜装置，其特征在于， 具有上述副材料的蒸气所接触的收集部配置在收集槽的内部、上述收集槽内部能够进行真空排气地构成的副收集装置， 在上述蒸发用容器内生成的上述副材料的蒸气能够切换地导入上述排放装置和上述副收集装置。
20.一种有机材料成膜方法，其特征在于， 将有机材料以规定量的速度向加热部而产生蒸气， 将上述蒸气导入缓冲部并使其在上述缓冲部内析出， 使在上述缓冲部析出的有机材料再次蒸发，将上述再次蒸发后的蒸气向基板上排放而进行成膜。
21.如权利要求20所述的有机材料成膜方法，其特征在于， 测定从上述缓冲部导出的蒸气的一部分， 基于上述测定的值控制上述缓冲部的温度。
22.如权利要求20或21所述的有机材料成膜方法，其特征在于， 在上述基板的替换时，将上述缓冲部的温度降低到比上述有机材料的蒸发温度更低，以使上述蒸气在上述缓冲部内析出， 在向上述基板进行成膜时，将上述缓冲部的温度升高到比上述有机材料的蒸发温度更高，以使在上述缓冲部内析出的上述有机材料再次蒸发。
全文摘要
逐次少量地向蒸发槽(41)内供给的有机材料与加热部(43)接触而被加热，成为蒸气并导入缓冲装置(50)中。在缓冲装置(50)中设有具有流路的缓冲部(52)，在流路中流动的蒸气与缓冲部(52)碰撞，成为固体的有机材料而附着在缓冲部(52)上。当缓冲部(52)的表面被固体的有机材料覆盖时，蒸发槽(41)内的蒸气发生量的变动被缓冲部(52)抵消，蒸气从排放装置(12)的排放稳定。若在蒸气从排放装置(12)的排放稳定之前，预先将蒸气导入收集装置(60)中并使其在缓冲部(62)的表面上析出，则能够回收而再利用。
文档编号H01L51/50GK102639746SQ20108005584
公开日2012年8月15日 申请日期2010年12月8日 优先权日2009年12月9日
发明者平岩秀行, 根岸敏夫, 藤本弘 申请人:株式会社爱发科