用於沉積膜的方法和膜沉積裝置的製作方法

2023-04-26 16:36:51

專利名稱：用於沉積膜的方法和膜沉積裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於沉積膜的方法，以及一種用於沉積這種膜的膜沉積裝置，該 膜為例如用於有機場致發光元件(有機EL元件)的有機膜。
背景技術：
包括有發射R(紅)、G(綠)和B(藍)光的有機EL元件的有機EL顯示器因為一 般不需要濾色器而具有良好發光效率的優點。有機EL元件中用於發彩色光的發光層通常 以圖案形式形成為膜。通常，膜由諸如掩模沉積或雷射轉印的幹法工藝或諸如噴墨法的溼 法工藝形成。因為有機EL元件容易受到溼氣的影響，所以目前主要採用幹法工藝。
近年來，越來越要求有機EL元件具有更高的發光效率。因此，因為水會導致發光 效率的降低，所以進行掩模沉積時，可能需要給膜沉積裝置提供降低含水量的高純度有機 材料。但是，存在以下可能性在市售有機材料通過升華被提純之後，並且在已提純材料提 供給膜沉積裝置之前，該市售有機材料可能暴露於空氣中並吸收溼氣。為了解決這個問題， 如日本專利公開No. 2006-131931中所公開的，提出了一種膜沉積方法，其中在有機材料通 過升華被提純之後以及已提純材料提供給膜沉積裝置之前，該有機材料不暴露於空氣，並 且沉積該材料的膜。 日本專利公開No. 2006-131931公開了一種方法，其中用於收集被升華以便提純 的有機材料的收集元件被用作坩堝並放置在沉積裝置中，並且使用該收集元件(即坩堝) 進行膜沉積。該方法非常有利，因為被提純的有機材料不暴露於空氣，從而可以抑制類似汙 染或吸收溼氣的不利影響。但是，由於有機材料是通過提供溫度梯度而在升華_提純步驟 中進行收集，所以收集元件(坩堝)中獲得的有機材料是粉末形式，並且充填率低。這裡， 材料的充填率可以用以下公式表示
材料的充填率=M/(VX p ) X 100
M:坩堝中容納的材料的質量
V:坩堝中材料的體積
p :材料的密度 當使用普通的圓筒形坩堝時，坩堝中材料的體積V可以用以下公式表示 V = SXH S:坩堝底部內側的面積 H :從坩堝底部內側到坩堝中容納的材料的平均高度的距離 當裝在坩堝中的有機材料具有低充填率時，坩堝中空隙的比例一般較高。這些空 隙會抑制材料中的均勻導熱，這將導致可能費時間來穩定膜沉積以及膜沉積速度可能不穩 定的問題。

發明內容
在本發明的一個方面中，用於沉積膜的方法包括準備通過升華而被提純的沉積材料，在降低含水量的環境中固化已被提純的沉積材料，將已固化的沉積材料通過降低含 水量的環境輸送到膜沉積室中，以及將已固化的沉積材料的膜沉積在膜沉積室中的基板 上。 在本發明的另一個方面中，膜沉積裝置包括用於將沉積材料的膜沉積在基板上的 膜沉積室、用於容納通過升華而被提純的沉積材料的坩堝以及用於在降低含水量的環境中 將容納在坩堝中的沉積材料固化的預處理室。該膜沉積裝置還包括輸送單元，該輸送單元 構造成將坩堝從預處理室通過降低含水量的環境輸送到膜沉積室。 本發明的進一步特徵將在參考附圖進行的典型實施例的以下描述中變得明顯。


圖1是在例1的膜沉積裝置中的預處理材料步驟的示意圖；
圖2是在例1的膜沉積裝置中的輸送步驟的示意圖；
圖3是在例1的膜沉積裝置中的膜沉積步驟的示意圖；
圖4示出了例2中的膜沉積裝置。
具體實施例方式
參考附圖描述根據本發明方面的實施例。首先，將描述根據本發明的膜沉積裝置 的實施例。圖l示出了根據本發明的膜沉積裝置的例子。該膜沉積裝置包括在其中實施固 化有機材料的步驟的預處理室1和在其中實施沉積有機材料膜的步驟的膜沉積室2。預處 理室1通過閘閥14與膜沉積室2連通。預處理室1包含用於保持坩堝4的坩堝支架5和 用於加熱坩堝4的預處理加熱器6。預處理室1進一步配置有惰性氣體導入單元11和排氣 單元12。排氣單元12包括壓力調節裝置(未示出)。藉助將高純度的惰性氣體通過惰性 氣體導入單元11導入預處理室1或利用排氣單元12將氣體排出預處理室l，可以在小於或 等於大氣壓力的範圍內自由地調節預處理室1中的壓力，並且可以在預處理室1中維持降 低含水量的環境。膜沉積室2包含坩堝輸送單元3、膜沉積加熱器7、屏蔽板8、罩9、用於支 撐基板10的支撐單元等。與預處理室1 一樣，膜沉積室2也進一步配置有惰性氣體導入單 元17和包括壓力調節裝置(未示出)的排氣單元13。因此，也可以在膜沉積室2中維持降 低含水量的環境。 降低含水量的環境是指露點為-95t:或更低的環境。由於飽和水蒸氣在-95°〇的 露點的壓力是6.0X10—3pa，所以將氣體排出室使得該室壓力為6.0X10—3Pa或更低，可以提 供露點為-95t:或更低的環境。或者，也可以通過用製備成露點為-951:或更低的氣體、不 含水的高純度惰性氣體等中的至少一個替換該室內的大氣來提供露點為-95t:或更低的環境。 其次，將描述根據本發明的膜沉積方法實施例中的步驟。容納有已經通過升華而 被提純的有機材料(即沉積材料)的坩堝4放置在預處理室1中並且由坩堝支架5保持。 由坩堝支架5保持的坩堝4利用提升和降低單元(未示出)移至被預處理加熱器6圍繞的 位置。隨後利用排氣單元12將預處理室1的壓力降低至6. OX 10—3Pa或更低，以提供降低 含水量的環境。在這種降低含水量的環境下利用預處理加熱器6加熱坩鍋4可以固化坩鍋 4中的有機材料以增大材料的充填率，並且還可以除去材料中的水分。
術語"固化"是指通過諸如加熱和施加壓力中的至少一種方法，將坩鍋中有機材料 的充填率增大至50%或更高的步驟。下面描述這種固化步驟的非限制性例子。可以通過在 壓力降低環境中、在預定壓力下將可熔的有機材料加熱至其熔點來固化該材料。可以通過 在比升華的有機材料的沸點更低的溫度下加熱為粉末形式的這種材料，並且同時用6. 7kPa 或更高的外部物理壓力壓縮該材料而固化該材料。 在坩鍋4中的有機材料已固化後，通過坩鍋輸送單元3將坩鍋4從預處理室1輸送 至膜沉積室2。這時，將預處理室1和膜沉積室2控制為具有降低含水量的環境，因此可以 使得進入坩鍋4中有機材料內的水分最少。當坩鍋4從預處理室1輸送至膜沉積室2時，可 以分別利用排氣單元12和13將預處理室1的大氣和膜沉積室2的大氣排放至6. 0 X 10—3Pa 或更低。 已經輸送至膜沉積室2的坩鍋4利用一單元(未示出)移至被膜沉積加熱器7圍 繞的位置，並且利用膜沉積加熱器7進行加熱。有機材料的膜被沉積在基板10上，同時通 過利用PC(未示出)改變膜沉積加熱器7的溫度來控制膜的沉積速度，從而根據利用膜厚 度監視器15得到的膜厚度數據來控制膜的厚度。 容納在坩鍋4中的有機材料的量越大，能夠進行膜沉積的時間就變得越長。為此， 根據一個方面，可以通過固化坩鍋4中的有機材料，隨後將已升華提純的有機材料添加到 坩鍋4中，並且再次固化坩鍋4中獲得的有機材料，來增加容納在坩鍋4中的有機材料的 總之，根據本實施例的膜沉積方法的方面，在降低含水量的環境中固化坩鍋中的 有機材料，將坩鍋通過降低含水量的環境輸送至膜沉積室，將已固化的有機材料的膜沉積 在基板上。固化已升華提純的有機材料增大了坩鍋中有機材料的充填率，並且使得能夠穩 定膜的沉積。 可以藉助將已升華提純的有機材料通過降低含水量的大氣環境輸送到預處理室 並且在預處理室中固化該有機材料來進一步減少進入有機材料中的水。例如，參考圖4，利 用安裝在預處理室1中的升華-提純單元16，有機材料可以在降低含水量的環境中通過升 華進行提純並且進行固化，通過利用排氣單元12將室內大氣排放至6. 0X 10—3Pa或更低來 提供所述環境。 升華-提純單元16包括加熱區19和收集區18，加熱區19用於加熱要升華提純的 有機材料，收集區18內的溫度梯度利用加熱器(未示出)提供。 當待升華提純的有機材料被加熱時，升華溫度低的雜質-例如用於材料合成的溶 劑-首先升華並被收集在收集區18的低溫部分。隨著有機材料的溫度逐漸增加，幾乎不含 雜質的有機材料開始升華並被收集在收集區18中。升華溫度高的雜質不會升華並保留在 加熱區19中。這樣，就可以得到具有較高純度的有機材料。 圖4示出了在一個預處理室內進行升華提純和固化的例子。或者，該預處理室分 為進行升華提純的提純室和進行固化的處理室。在這種情況下，這兩個室可以通過閘閥相 互連接，並且每個室都可以配置有排氣單元。或者，可以利用包括升華-提純單元的提純裝 置進行材料的升華提純，該提純裝置與膜沉積裝置分開設置。在這種情況下，有機材料可 以從提純裝置通過降低含水量的環境輸送至膜沉積裝置。例如，有機材料可以封裝在處於 降低含水量的環境中的容器內，並且該封裝的容器可以從升華_提純裝置輸送至膜沉積裝
5置；或者有機材料可以通過處於降低含水量的環境下的通道在膜沉積裝置和升華_提純裝 置之間輸送。正在升華的有機材料可以以日本專利公開No. 2006-131931中描述的方式在
升華時收集在坩鍋中。或者，有機材料可以在已升華提純之後容納在坩鍋中。
例1 圖1至3示出了根據例1的膜沉積裝置。參考圖l，準備好容納已升華提純的有機 材料的坩鍋4並由坩鍋支架5將該坩鍋4保持在預處理室1中。具體地，坩鍋4由鈦(Ti) 制圓筒構成，其一端覆蓋有底部。在5.0X10—3Pa的壓力下將作為待沉積材料的純a-NPD 粉末裝入坩鍋4中，直至坩鍋4的頂部。隨後將坩鍋4放置在預處理室1中的預定位置處。 a -NPD公知為可熔材料。 在預處理室1被抽空至1. 0X 10—卞a之後，利用一單元(未示出)將保持坩鍋4的 坩鍋支架5移至坩鍋4被預處理加熱器6圍繞的位置。利用預處理加熱器6將坩鍋4加 熱至15(TC，由此除去有機材料中的水分，同時利用熱電偶(未示出)測量坩鍋4的溫度。 a-NPD在1.0X10—3Pa量級的真空中在大約30(TC開始蒸發，並且在15(TC不會蒸發。
為了增大坩鍋4中有機材料(a -NPD)的充填率，將坩鍋4中的a -NPD加熱至 280°C。由於a -NPD的熔點為28(TC至285°C，因此加熱至該溫度範圍可以熔化a -NPD但 不會導致a -NPD蒸發。在坩鍋4中a -NPD的溫度保持28(TC長達30分鐘後，冷卻坩鍋4 並固化坩鍋4中的有機材料。這種固化減小了最初裝入坩鍋4中直至坩鍋4頂部的有機材 料的體積，並增大了該材料的充填率。a-NPD的充填率在固化之前為大約30X，固化將該 充填率增大至約50%。充填率的這種增大根據被固化的有機材料而改變。
參考圖2，隨後將坩鍋4移到坩鍋輸送單元3上。此時，預處理室1和膜沉積室2 的壓力減小至1. 0X 10—3Pa，由此提供露點為_951:或更低的環境。將一般的有機材料保持 在露點為_951:或更低的環境中可以提供非常好的裝置特性。將環境露點控制在_95°〇或 更低還可以提供與在惰性氣體環境中等效的優點。參考圖3，通過坩鍋輸送單元3將坩鍋4 輸送至膜沉積室2中，並通過一單元(未示出)將坩鍋4移至被膜沉積加熱器7圍繞的位 置。 坩鍋4被膜沉積加熱器7加熱，有機材料膜在約300°C (該有機材料的蒸發溫度) 時沉積在基板10上，同時根據膜厚度監視器15得到的膜厚度數據控制有機材料的蒸發速 度。 如此連續進行48小時膜沉積。除了由於膜厚度監視器15的電噪聲可能引起的峰 值外，這個膜沉積期間的蒸發速度在±5%內變化並且非常穩定。因此，已經確定膜沉積可 以穩定進行48小時。沒有觀察到由於坩鍋中的空隙可能引起的在材料蒸發時蒸發速度或 壓力的變化。 根據例1，實施固化有機材料的步驟以及通過降低含水量的環境將有機材料輸送 至膜沉積室中的步驟，可以增大坩鍋4中有機材料的充填率並且可以使進入有機材料中的 水分最少。因此，可以穩定地製造有機EL元件。
例2 參考圖4，膜沉積是採用根據該圖的膜沉積裝置實施的。首先，在相同的 1.0X10—卞a的降低含水量的環境中實施通過升華提純材料(有機材料)以提供沉積材料 的步驟和固化該沉積材料的步驟。
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具體地，將待升華提純的有機材料供給至升華-提純單元16的左邊部分中的加熱 區19。升華-提純單元16的右邊部分包括收集區18，該收集區18中提供有溫度梯度並且 已升華的材料被收集在該收集區18中。因為a-NPD(有機材料)的熔點為28(TC至285t:， 所以將收集區18的主分區中的溫度梯度設定為在25(TC至30(TC的範圍變化。收集區18 還包括水冷至2(TC的分區，該分區位於離加熱區19最遠的位置處。通過調節加熱器的巻繞 數來優化收集區18中的溫度梯度。在收集區18達到預定溫度之後，開始在加熱區19中加 熱有機材料。加熱區19的溫度被控制成以1°C /分鐘的速度升至200°C，以0. 5°C /分鐘的 速度從20(TC升至300°C ，並維持在300°C 。升華溫度低的雜質被收集在收集區18的水冷分 區(20°C )中。升華溫度高的雜質留在加熱區19中。收集在收集區18的25(TC至30(TC區 域中的材料用作沉積材料。 將該沉積材料(已提純有機材料)裝入坩鍋4中。藉助預處理室1內的一單元 (未示出)通過降低含水量的環境輸送坩鍋4。該環境中的大氣處於1.0X10—3Pa的低壓 和-95t:或更低的露點下。將一般的有機材料保持在露點為-951:或更低的環境中可以提 供非常好的裝置特性。將環境露點控制在_951:或更低還可以提供與在惰性氣體環境中等 效的優點。 隨後採用與例1中相同的方式實施有機材料的固化。容納有已升華提純的有機 材料的坩鍋4在預處理室1中由坩鍋支架5保持。利用排氣單元12將預處理室1抽空至 1.0X10—3Pa或更低。 由此使預處理室1處於降低的壓力之後，利用一單元(未示出)將保持坩鍋4的 坩鍋支架5移至坩鍋4被預處理加熱器6圍繞的位置。利用預處理加熱器6加熱坩鍋4。 在例2中，由於升華-提純步驟和固化步驟是在大氣含水量降低的相同環境中進行，所以有 機材料不會從空氣中吸收溼氣。因此，在固化步驟之前不用在15(TC進行加熱以除去有機材 料中的水分。 以下步驟的實施方式與例1中的相同。有機材料在坩鍋4中固化之後，將坩鍋4
通過降低含水量的環境輸送至膜沉積室2中，並在膜沉積室2中進行膜沉積。 如此連續進行48小時的膜沉積。除了由於膜厚度監視器15的電噪聲可能引起的
峰值外，這個膜沉積期間的蒸發速度在±3%內變化並且非常穩定。因此，已經確定膜沉積
可以穩定進行48小時。沒有觀察到由於坩鍋中的空隙引起的在材料蒸發時蒸發速度或壓
力的變化。 在例2中，升華-提純步驟、固化有機材料的步驟和膜沉積步驟是在降低含水量的 相同環境中進行，由此增大坩鍋4中有機材料的充填率。因此，可以使得進入有機材料中的 雜質最少並極大地提高膜沉積的穩定性。 這些例子顯示在膜沉積步驟之前在降低含水量的環境中固化已升華提純的有機 材料，可以增大坩鍋中有機材料的充填率，還可以減小材料的含水量。另外，通過降低含水 量的環境將已固化的有機材料輸送至膜沉積室可以抑制水分進入有機材料中。因此，可以 穩定地製造有機EL元件。 儘管已經參考典型實施例對本發明進行了描述，但是應當理解本發明不限於所公 開的典型實施例。以下權利要求的範圍應當給予最寬泛的解釋以包括所有的修改以及等效 的結構和功能。
權利要求
一種用於沉積膜的方法，包括準備通過升華而被提純的沉積材料；在降低含水量的環境中固化已提純的所述沉積材料；將已固化的所述沉積材料通過降低含水量的環境輸送至膜沉積室中；以及在所述膜沉積室中將已固化的所述沉積材料的膜沉積在基板上。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中所述環境的露點為-95°〇或更低。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中所述環境的壓力為6. OX 10—3Pa或更低。
4. 一種膜沉積裝置，包括用於將沉積材料的膜沉積在基板上的膜沉積室；用於容納通過升華而被提純的所述沉積材料的坩鍋；用於在降低含水量的環境中固化容納在坩鍋中的所述沉積材料的預處理室；以及構造成將所述坩鍋從所述預處理室通過降低含水量的環境輸送至所述膜沉積室的輸送單元。
5. 根據權利要求4所述的膜沉積裝置，進一步包括升華_提純單元，所述升華_提純單元構造成在降低含水量的環境中通過升華來提純材料，以提供通過升華而被提純的所述沉積材料。
6. —種用於製造包含有機材料的膜的方法，包括在壓力為6. 0X 10—3Pa或更低的環境中通過升華來提純所述有機材料；在壓力為6. 0X 10—3Pa或更低的環境中固化已提純的所述有機材料；在壓力為6.0X10—卞a或更低的環境中將已固化的所述有機材料輸送至一室內；以及在壓力為6. OX 10—3Pa或更低的環境中通過加熱已固化的所述有機材料來將包含所述有機材料的膜形成在基板上。
全文摘要
一種用於沉積膜的方法、膜沉積裝置和用於製造包含有機材料的膜的方法，所述用於沉積膜的方法包括準備通過升華而被提純的沉積材料，在降低含水量的環境中固化已提純的沉積材料，通過降低含水量的環境將已固化的沉積材料輸送至膜沉積室中，在膜沉積室中將已固化的沉積材料的膜沉積在基板上。
文檔編號C23C16/448GK101713066SQ200910204460
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月29日 優先權日2008年9月30日
發明者浮賀谷信貴, 須志原友和 申請人:佳能株式會社