JP4292777B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜形成装置に関するものであって、特に、真空チャンバ内で基板表面にキャリアガスとともに原料ガスを供給することにより有機薄膜を形成する有機気相堆積法に適用される薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬディスプレイ素子、有機半導体レーザーなどの低分子系有機ＥＬ発光素子用の有機薄膜は、一般的に真空蒸着法で成膜されている。
図７に示すように、真空蒸着法に用いられる真空蒸着装置は、真空チャンバ５１と、真空チャンバ５１内の底部に設けられた蒸着源５２と、蒸着源５２の上方に対向配置された基板ホルダー５３とを備えている。
【０００３】
このような装置を用いて、基板Ｓ表面に有機薄膜を形成するには、基板ホルダー５３に表面を下方に向けた状態で基板Ｓを装着し、基板Ｓ表面をマスク（図示せず）で覆って、蒸着源５２から有機原料を１０-3〜１０-4Ｐａの高真空中で真空チャンバ５１内に加熱蒸発させ、矢印Ｄで示すように、真空チャンバ５１内において原料ガスを十分に拡散した状態で基板Ｓ表面に有機原料を蒸着させる。
【０００４】
一方、近年、有機薄膜を形成する装置として、有機気相堆積法（Organic Vapor Phase Deposition（ＯＶＰＤ））による有機気相堆積装置が提案されている（特表２００１−５２３７６８号公報）。
有機気相堆積装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内に設けられた基板ホルダーと、真空チャンバ内にガスを供給するように配置されたガス供給手段とを備えており、減圧雰囲気下の真空チャンバ内でキャリアガスとともに原料ガスを基板ホルダーに装着された基板表面に供給することで有機薄膜を形成する。
【０００５】
上述したような真空蒸着装置および有機気相堆積装置を用いて有機薄膜を形成する場合には、基板を静止させた状態で有機薄膜を形成すると、原料ガスを基板表面に均一に堆積させることができず、形成される有機薄膜の膜厚が不均一となることから、基板ホルダーに回転機構またはスライド機構を設けることで、膜厚分布を調整している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、真空蒸着装置では真空チャンバ内で蒸着源から気化させた原料ガスが蒸着源の上方に配置された基板に向かって拡散された状態で供給されるため、基板ホルダーに回転機構やスライド機構が設けられていたとしても、基板の端部よりも中央部の方に原料ガスが供給されやすい傾向があった。
また、有機気相堆積装置では、真空チャンバ内に気相状態で原料ガスが供給されるため、ガス供給口から供給された原料ガスは排気口に向かって最短経路で流動し易い。このため、基板表面に原料ガスを均一に供給するには、原料ガスの流動方向を考慮に入れてガス供給口に対して基板装着面を可動させる必要がある。よって、装置構成が複雑になり、コスト的な面でも問題があった。
【０００７】
したがって、基板表面に原料ガスが均一に供給され、基板表面に均一な膜厚の有機薄膜の形成を行うことができる薄膜形成装置が要望されていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するために、本発明の薄膜形成装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内に設けられた基板ホルダーと、基板ホルダーの基板装着面に向けてガスを供給するガス供給端とを備えた薄膜形成装置であって、ガス供給端は、矩形状のガス供給口を有し、当該ガス供給口の長辺方向の開口幅に向けて徐々に拡大されるとともに、短辺方向の開口幅に向けて徐々に縮小される形状を有していることを特徴としている。
【０００９】
このような薄膜形成装置によれば、ガス供給端は基板装着面にガスが長尺状に供給されるように形成されていることから、基板装着面に装着される基板表面に対してガスが長尺状に供給される。
【００１０】
また、基板ホルダーが基板装着面を長尺状のガスの供給範囲における短辺方向に可動させるスライド機構を備えていれば、ガス供給時に基板装着面をその短辺方向にスライドさせることで、長尺状に供給されたガスを基板表面においてその短辺方向に走査しながら供給することができる。このため、成膜成分からなるガスを基板の表面領域に均一に堆積させることができ、均一な膜厚の薄膜の形成を行うことができる。
【００１１】
また、ガス供給端が長尺状のガスの供給範囲における短辺方向に複数並列されている場合には、各ガス供給口から基板表面に長尺状に供給されるガスを、その短辺方向に渡って供給することができる。このため、基板を静止させた状態であっても、成膜成分からなるガスを基板の表面領域に均一に堆積させることができ、均一な膜厚の薄膜の形成を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の薄膜形成装置における実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の薄膜形成装置である有機気相堆積装置の一実施形態を説明するための概要構成図である。
この図に示す有機気相堆積装置は、減圧雰囲気下に維持した真空チャンバ１１内で、基板Ｓを覆うようにマスク（図示せず）を配置し、このマスクを介して基板Ｓ上に所定パターンの有機薄膜の形成を行うものである。
有機気相堆積装置は真空チャンバ１１と真空チャンバ１１内に設けられた基板ホルダー１２と、基板ホルダー１２の基板装着面１２ａに向けてガスを供給するガス供給端２２とを備えている。
【００１３】
真空チャンバ１１は、余分な原料ガスを排気するための排気口１４から図示しない真空ポンプによって、その内部環境（例えば、減圧状態）が制御されるとともに、圧力計１５によって真空チャンバ１１内部の圧力が管理されている。
また、真空チャンバ１１には例えばヒーター（図示せず）が設けられており、真空チャンバ１１内で原料ガスが気相状態を維持できるように構成されている。
【００１４】
また、真空チャンバ１１内に設けられた基板ホルダー１２は、基板装着面１２ａが水平状態に対して略垂直になるような状態で配置されており、基板装着面１２ａはマスクで覆われた状態の基板Ｓが装着されるように構成されている。
そして、基板ホルダー１２には、基板装着面１２ａをその面内においてスライドさせるスライド機構（図示せず）が設けられている。ここでは、スライド機構によって基板装着面１２ａが図面上奥行方向と手前方向とで水平方向に往復運動する構成とする。
また、基板ホルダー１２には装着された基板Ｓを冷却するための冷却機構１６が設けられている。
【００１５】
次に、本実施形態におけるガス供給手段１３について説明する。
ガス供給手段１３は原料ガス供給源４１と、原料ガス供給源４１にその一端が接続されたガス供給管２３と、このガス供給管２３の他端に接続されたガス供給端２２とから構成されている。
【００１６】
原料ガス供給源４１には、例えば基板Ｓ表面に有機薄膜を形成するための有機原料が貯留されており、原料ガス供給源４１の外側には、有機原料を気化するためのヒーター１７が設けられている。また、原料ガス供給源４１には圧力計１５が設けられており、内部の圧力が管理されている。
【００１７】
この原料ガス供給源４１には、キャリアガス供給源４２に接続された配管１８が挿入されており、キャリアガス供給源４２にはキャリアガスとなる不活性ガスが貯留されている。
ここでは例えば、キャリアガスにＮ2、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガスが用いられることとするが、本発明はこれに限定されず、原料ガスと反応しないものであればよく、例えばＨ2等であってもよい。
【００１８】
そして、この配管１８からキャリアガスが原料ガス供給源４１に導入され、原料ガスと混合される。
また、配管１８の周囲はヒーター１７で覆われており、加熱されたキャリアガスが原料ガス供給源４１に供給されるように構成されている。
さらに、配管１８にはガス流量制御手段１９が設けられており、キャリアガスの流量を調整することができる。
【００１９】
また、原料ガス供給源４１にはガス供給管２３の一端が接続されている。ガス供給管２３の周囲はヒーター１７で覆われており、原料ガス供給源４１からキャリアガスと混合された原料ガスが気相状態を維持したまま、真空チャンバ１１内に供給されるように構成されている。
ガス供給管２３にもガス流量制御手段１９が設けられており、キャリアガスと混合された原料ガスの流量を調整することができる。
【００２０】
そして、ガス供給管２３は同一の供給断面形状（例えば円形または略正方形）を保った状態で、原料ガス供給源４１から真空チャンバ１１に挿入されており、真空チャンバ１１内で供給断面形状を変形させたガス供給端２２に接続されている。
なお、ここではガス供給端２２が真空チャンバ１１内に配設された構成としたが、その吹き出し口となるガス供給口２１が真空チャンバ１１内と連通していれば、ガス供給端２２は真空チャンバ１１外に配設されていてもよい。
この場合にはガス供給端２２の周囲もヒーター１７で覆われた状態となる。
【００２１】
このガス供給端２２は基板ホルダー１２の基板装着面１２ａに向けてキャリアガスとともに原料ガスを供給するように構成されており、ここでは、基板装着面１２ａにガスが長尺状に供給されるように形成されていることとする。
【００２２】
特にここでは、図１（ｂ）に示すように、ガス供給端２２のガス供給口２１は、開口形状を矩形状とし、長辺方向の開口幅Ｌ１は短辺方向の開口幅Ｗ１よりも広く形成されるとともに、基板装着面１２ａに所定状態で装着される基板Ｓの幅Ｌ２よりも広くなるように形成されていることとする。
そして、このような形状のガス供給口２１に向けて、ガス供給端２２はその開口形状が変形されている。
【００２３】
また、このガス供給端２２は、例えばガス供給口２１の開口面積Ｃ１が、ガス供給管２３の供給断面積Ｃ２と略同一になるように形成されていることが好ましい。ここで、供給断面積Ｃ２とはガス供給管２３の内周壁側の断面積を示す。
このため、例えば図示したように、ガス供給端２２はそのガス供給口２１における長辺方向の開口幅Ｌ１に向けて徐々に拡大されるとともに、短辺方向の開口幅Ｗ１に向けて徐々に縮小される形状を有している。
このような構成により、原料ガスはキャリアガスとともに、ガス供給管２３から、ガス供給端２２におけるガス供給口２１まで均等な圧力で流動される。
【００２４】
このように形成されたガス供給端２２は基板装着面１２ａに向けて同一方向にガスが供給されるように配置されており、例えば、基板装着面１２ａに向けて略垂直方向に原料ガスが供給されるように配置されていることとする。
なお、ここでは基板装着面１２ａに向けて略垂直方向に原料ガスが供給されることとしたが、基板装着面１２ａに斜め方向から原料ガスが供給されるようにガス供給端２２が配置されていてもよい。
【００２５】
さらに、ガス供給口２１の長辺方向が基板装着面１２ａのスライド方向に対して略垂直となるように配置されていることとする。
ここでは、前述したように基板装着面１２ａが図面上奥行き方向にスライドする構成としたため、ガス供給口２１の長辺方向（広口方向）は図面上の上下方向となる。また、ガス供給口２１の短辺方向は、スライド方向と同一方向である図面上奥行き方向となる。
【００２６】
また、上述したようにガス供給端２２はガス供給口２１の長辺方向の開口幅Ｌ１に向けて徐々に広くなるように形成されていることから、ガス供給口２１の短辺方向側から見た側面形状はガス供給口２１の長辺を底辺とした三角形状に形成される。
【００２７】
このような有機気相堆積装置を用いて基板Ｓ表面に有機薄膜を形成する場合には、まず、図１（ａ）に示すように、固定された基板ホルダー１２にマスク（図示せず）で覆われた基板Ｓを装着する。
この際、基板Ｓの幅Ｌ２方向をガス供給口２１の長辺方向に対応させて基板装着面１２ａに装着する。
そして、基板ホルダー１２のスライド機構により、基板装着面１２ａをガス供給口２１の短辺方向、すなわち図面上奥行き方向へスライドさせる。
【００２８】
一方、キャリアガス供給源４２に接続された配管１８から、原料ガス供給源４１にキャリアガスとして例えば不活性ガスを導入し、ヒーター１７によって気化された原料ガスと混合する。
そして、図１（ｂ）に示すように、キャリアガスと混合された原料ガスは、ガス供給管２３を通って、ガス供給端２２から真空チャンバ１１内に供給され、基板装着面１２ａに装着された基板Ｓ表面に向けて矢印Ａに示す方向に供給される。
【００２９】
一方、基板装着面１２ａは図面上奥行き方向にスライドしていることから、基板Ｓの図面上上下方向に長尺状に供給された原料ガスが基板装着面１２ａに装着された基板Ｓ表面全域に堆積されて、有機薄膜が形成される。
【００３０】
なお、本実施形態では基板Ｓをマスク（図示せず）で覆った例について説明したが、本発明はマスクを装着せずに、基板Ｓ表面全域に有機薄膜を形成する場合にも適用可能である。
【００３１】
このような有機気相堆積装置によれば、ガス供給端２２は基板装着面１２ａにガスが長尺状に供給されるように形成されており、開口形状を矩形状とするガス供給口２１の長辺方向の開口幅Ｌ１が、基板装着面１２ａに所定状態で装着される基板Ｓの幅Ｌ２よりも広くなるように形成されていることから、ガス供給口２１の形状に応じて、基板Ｓの幅に渡る長尺状に原料ガスが供給される。
【００３２】
そして、基板ホルダー１２は基板装着面１２ａをガス供給口２１の短辺方向にスライドするスライド機構を有していることから、基板Ｓの幅Ｌ２に渡る長尺状に供給された原料ガスを基板Ｓ表面全域に供給できるため、原料ガスを基板Ｓ表面に均一に堆積させることができ、均一な膜厚の有機薄膜を形成することができる。
したがって、より均一な膜厚の有機薄膜を形成することができ、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することが可能である。
【００３３】
また、本実施形態の有機気相堆積装置によれば、ガス供給端２２は基板装着面１２ａに向けて略垂直方向に原料ガスが供給されるように配置されていることから、マスクを用いて有機薄膜を形成する場合には、シャドー効果を防止できるため、成膜パターンの位置ずれを防止することができる。
【００３４】
さらに、ガス供給口２１の開口面積Ｃ１をガス供給管２３の供給断面積Ｃ２と略同一になるように形成することで、原料ガスがキャリアガスとともにガス供給管２３からガス供給端２２内を均等な圧力を保持して流動するため、ガス供給口２１の各部から基板装着面１２ａに向けてより均一に原料ガスを供給することが可能である。
【００３５】
なお、本実施形態では、ガス供給口２１の開口面積Ｃ１とガス供給管２３の供給断面積Ｃ２とが略同一となるように形成されていることとしたが、ガス供給口２１の開口面積の方がやや小さくなるように形成されていてもよく、この場合には、ガス供給口２１で圧力がかかるため、原料ガスをガス供給端２２の内部でより拡散させた状態でガス供給口２１の各部から均一に供給することができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、基板ホルダー１２にスライド機構が設けられることとしたが、基板装着面１２ａの中心を回転軸とした回転機構が設けられていてもよい。
ただし、上述したように、本実施形態の有機気相堆積装置によれば、原料ガスが基板Ｓの幅に渡る長尺状に供給されることから、スライド機構の方がより均一に基板Ｓ表面全域にガスを供給できるので好ましい。
【００３７】
また、本実施形態では、ガス供給口２１の長辺方向を図面上上下方向、短辺方向を図面上奥行き方向としてガス供給口２１が配置されることとしたが、長辺方向が図面上奥行き方向、短辺方向が図面上上下方向となるようにガス供給口２１が配置されていてもよい。この場合にはスライド機構により基板装着面１２ａをその短辺方向、すなわちその面内において図面上上下方向に可動させるように構成される。
【００３８】
また、ガス供給口２１の長辺方向の開口幅Ｌ１が所定状態で基板装着面１２ａに装着される基板Ｓの幅Ｌ２よりも広く形成されることとしたが、開口幅Ｌ１が幅Ｌ２と略同一の長さであってもよく、この場合には、原料ガスが基板Ｓ表面のみに供給されるため基板Ｓ表面に均一にかつ効率よく原料ガスを堆積させることができる。
【００３９】
また、本実施形態では、ガス供給口２１の開口形状は矩形状であることとしたが、本発明はこれに限定されず、基板装着面１２ａにガスが長尺状に供給されるように形成されていれば、例えば楕円形であってもよい。ただし、基板Ｓ表面に供給される原料ガスの均一性を確実にするには、矩形状である方が基板の端部にも均一に原料ガスを供給できるのでより好ましい。
【００４０】
さらに、本実施形態では、ガス供給端２２がガス供給口２１の長辺方向の開口幅Ｌ１に向けて徐々に広くなるように形成された側面三角形状であることとしたが、本発明はこれに限定されず、基板装着面１２ａにガスが長尺状に供給されるようにガス供給端２２が形成されていれば、図２（ａ）〜（ｃ）に示すようなガス供給端２２の形状であってもよい。
【００４１】
具体的には、図２（ａ）に示すように、ガス供給端２２はガス供給口２１の短辺方向から見た側面形状が、ガス供給口２１に向かってその長辺方向に一段階で拡大された矩形状であってもよく、図２（ｂ）に示すようにガス供給口２１に向かってその長辺方向に段階的に広く形成された段差形状であってもよい。
また、図２（ｃ）に示すようにガス供給口２１に向かってその長辺方向に広く形成された側面半円状であってもよい。
【００４２】
ガス供給端２２の側面形状が図２（ａ）〜（ｃ）で示すような、矩形状、段差形状、半円状である場合には、ガス供給端２２におけるガス供給口２１の短辺側を構成する側壁が略平行に設けられるため、ガス供給口２１から供給された原料ガスが長辺方向に拡散されることが防止され、原料ガスの進行方向をより同一方向にそろえることができる。したがって、基板Ｓ表面の中央と端部とで原料ガスを均等に供給することができる。
特にガス供給端２２の側面形状が半円状に形成されていれば、矩形状または段差形状に形成された場合と比較して、ガスの滞留し易い角部分がないので、より好ましい。
【００４３】
また、本実施形態のように側面三角形状である場合には、例えば、ガス供給口２１の開口形状を維持して延着させた筒状のヘッドを設けることで、ガス供給端２２におけるガス供給口２１の短辺側の側壁が略平行に設けられ、ガスの進行方向を基板Ｓに向かって広がらないようにより制御することができるので好ましい。これにより、上述したガス供給端２２が半円状の場合と同様の効果を奏することができる。
【００４４】
（第２実施形態）
本実施形態では第１実施形態で説明したガス供給端２２におけるガスの供給方向に対して略垂直方向からガス供給端２２にガスが供給されるように、ガス供給端２２にガス供給管２３が接続されている例について説明する。
【００４５】
図３（ａ）に示すように、ガス供給管２３はこのガス供給端２２の内部に連通するように、ガス供給端２２におけるガス供給口２１の長辺側を構成する側壁３５に対して略垂直に接続されるとともに、この側壁３５におけるガス供給端２２の基端部側に接続されていることとする。
ここで、側壁３５はガス供給口２１の長辺を底辺とした略三角形状に形成されているが、基端部側とはその三角形状の頂点付近を示すこととする。
このような構成にすることで、第１実施形態において、ガス供給管２３に接続されたガス供給端２２の基端部側は閉塞される。
【００４６】
なお、ここでは、ガス供給管２３がガス供給端２２におけるガス供給口２１の長辺側の側壁３５に対して略垂直に接続されることとしたが、本発明はこれに限定されず、ガス供給端２２からのガスの供給方向に対して略垂直方向からガス供給端２２にガスが供給されるようにガス供給管２３が接続されていればよく、ガス供給口２１の短辺側を構成する側壁３６に接続されていてもよい。
また、ここでは、ガス供給管２３が側壁３５におけるガス供給端２２の基端部側に接続されることとしたが、本発明はこれに限定されず、側壁３５の中央部よりでもよい。
【００４７】
ただし、ガス供給端２２の内部で原料ガスを効率よく拡散させるためには、ガス供給管２３はガス供給口２１の長辺側の側壁３５に対して略垂直に配置される方が好ましく、側壁３５におけるガス供給端２２の基端部側に配置される方が好ましい。
【００４８】
このような構成により、図３（ｂ）のガス供給端２２およびガス供給管２３の上面要部拡大図に矢印Ｂで示すように、原料ガスはガス供給管２３を通って、ガス供給端２２の内部に導入され、側壁３５に対向する内側壁に衝突した後、ガス供給端２２の内部で拡散された状態で、ガス供給口２１から基板装着面１２ａ（前記図３（ａ）参照）に向けて略垂直方向（矢印Ａ）に原料ガスが供給される。
【００４９】
このような有機気相堆積装置によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、ガス供給端２２からの原料ガスの供給方向に対して略垂直方向からガス供給端２２にガスが供給されるように、ガス供給端２２にガス供給管２３が接続されていることから、原料ガスがガス供給管２３からガス供給端２２の内側壁に衝突する。これにより、ガス供給端２２の内部において原料ガスが十分に拡散された状態で、基板装着面１２ａに向けて長尺状に均一に原料ガスを供給することができる。したがって、より均一な膜厚の有機薄膜を形成することができ、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することが可能である。
【００５０】
さらに、本実施形態によれば、ガス供給管２３はガス供給端２２におけるガス供給口の長辺側を構成する側壁３５に対して略垂直に接続されるとともに、側壁３５におけるガス供給端２２の基端部側に接続されていることから、ガス供給端２２の内部で効率よく原料ガスを拡散させて、ガス供給口２１から原料ガスを供給することができる。
【００５１】
なお、ここではガス供給端２２の側面形状が三角形状である場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図２（ａ）〜（ｃ）に示したような側面形状であっても適用可能である。
【００５２】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態におけるガス供給端２２が複数のガス流路３１に分割されている例について説明する。
図４に示すように、本実施形態におけるガス供給端２２は、この内部にガスの供給方向に向かって分割されるとともに、ガス供給口２１に達する例えば６つのガス流路３１が設けられていることとする。
また、これらのガス流路３１はガス供給口２１の長辺方向に配設されることとする。
ここで、６つのガス流路３１が達するガス供給口２１は例えばその開口面積が各々等しくなるように、均等に分割されて形成されていることとする。
【００５３】
このような構成により、原料ガスはガス供給管２３を通って６つのガス流路３１に分配され、分割されたガス供給口２１から基板装着面１２ａに向けて略垂直方向（矢印Ａ）に原料ガスが供給される。
【００５４】
このような有機気相堆積装置によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、ガス供給端２２がその内部にガスの供給方向に向かって分割されるとともに、ガス供給口２１に達する複数のガス流路３１をガス供給口２１の長辺方向に配設しているため、ガス供給端２２に達したガスがガス流路３１によってその長辺方向に分配される。
このため、分割されたガス供給口２１から原料ガスを乱流とせずに、ガス流路３１に沿った方向性を保った均一な層流として基板装着面１２ａに長尺状に供給することができる。これにより、基板Ｓ表面に供給される原料ガスの分布をより均一に制御することができる。
したがって、より均一な膜厚の有機薄膜を形成することができ、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することが可能である。
【００５５】
なお、ここではガス供給端２２の側面形状が三角形状である場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図２（ａ）〜（ｃ）に示したような側面形状であっても適用可能である。
【００５６】
また、本実施形態によれば、ガス供給端２２の内部に複数のガス流路３１が設けられた例について説明したが、本発明はこれに限定されず、基板装着面１２ａにガスが長尺状に均一に供給されるように、ガス供給端２２の内部で分割された形状であれば、図５（ａ）〜（ｃ）に示すようなガス供給端２２の形状であってもよい。
【００５７】
例えば、図５（ａ）に示すようにガス供給端２２の内部に例えば三角柱状の拡散壁３２を配置することで、ガス供給端２２の内部において、ガスをガス供給口２１の長辺方向に均等に分配することができ、基板Ｓ表面にガスを長尺状に均一に供給することができる。
この拡散壁３２は三角柱状に限定されず、ガス供給端２２の内部でガスをガス供給口２１の長辺方向に均等に分配することができれば、円柱状、楕円柱状、四角柱状であってもよい。
【００５８】
さらに、この拡散壁の配置パターンは原料ガスが基板Ｓ表面に長尺状に均一に供給されるように、最適化した配置パターンに形成されていればより好ましい。例えば、予め基板Ｓ表面に有機薄膜を形成させた場合の膜厚分布において、基板の中央部の方が端部よりも薄い場合には、図５（ｂ）に示すように、ガス供給端２２の内部における拡散壁３２の配置パターンをガス供給端２２の端部に集中するように配置させて、中央部にガスがより供給されるような配置パターンにしてもよい。
【００５９】
また、図５（ｃ）に示すように、ガス供給端２２がガスの供給方向に向かって図面上上下方向に段階的に分割された複数のガス流路３３を備えており、ガス流路３３はガスを拡散させるための複数の拡散室３４を備えていてもよい。ここでは、最終段の拡散室３４に図面上上下方向に配設された例えば６つのガス供給口２１からガスが供給される。このような形状であっても、基板Ｓ表面に長尺状にガスを供給することができるとともに、ガス供給端２２の内部において十分に拡散された状態でガスを均一に供給することができる。
【００６０】
（第４実施形態）
本実施形態では第１実施形態で説明したガス供給端２２を複数備えた例について説明する。
図６に示すように、本実施形態における有機気相堆積装置は、例えば３つのガス供給管２３ａ〜２３ｃを有しており、これらのガス供給管２３ａ〜２３ｃはそれぞれ真空チャンバ１１内に挿入され、それぞれに対応したガス供給端２２ａ〜２２ｃに接続されている。
また、ガス供給端２２ａ〜２２ｃは基板装着面１２ａに対向配置された状態でガス供給口２１の短辺方向、すなわち、図面上奥行き方向に向かって並列されている。
【００６１】
また、ガス供給管２３ａ〜２３ｃは原料ガス供給源４１（前記図１（ａ）参照）にそれぞれ接続されていることとする。
ここでは、複数のガス供給管２３ａ〜２３ｃが原料ガス供給源４１にそれぞれ接続されていることとするが、ガス供給管２３ａ〜２３ｃにそれぞれに対応させて、原料ガス供給源４１を複数設けてもよい。
【００６２】
ガス供給管２３ａ〜２３ｃには、それぞれ独立したガス流量制御手段（図示せず）が設けられており、ガス流量制御手段を作動させることによって、ガスの流量を調整するだけでなく、流量をゼロにすることもできる。
したがって、ガス供給管２３ａ〜２３ｃに異なる原料ガスを導入する場合には、原料ガスの種類を切り替えることも可能である。
【００６３】
このような有機気相堆積装置によれば、第１実施形態と同様の効果に加えて、ガス供給端２２ａ〜２２ｃは、ガス供給口２１の短辺方向に並列されており、それぞれのガス供給端２２から基板Ｓの幅に渡る長尺状にガスが供給されるため、ガス基板Ｓ表面の全域に原料ガスを供給することができる。
また、それぞれにガス流量制御手段を備えていることから、形成される有機薄膜の膜厚に応じて、ガス流量制御手段を調整することで、均一な膜厚を有する有機薄膜の形成を行うことが可能である。
この場合には、基板ホルダー１２に基板装着面１２ａをガス供給口２１の短辺方向に可動させるスライド機構が設けられていなくても、原料ガスを基板Ｓ表面に均一に堆積させることが可能であり、均一な膜厚の有機薄膜の形成を行うことができる。
【００６４】
したがって、基板ホルダー１２にスライド機構を設けなくてもよく、低コストで良質な有機薄膜を形成することができ、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することが可能である。
【００６５】
また、本実施形態ではガス供給端２２ａ〜２２ｃから同一の原料ガスが供給される例について説明したが、ガス供給端２２ａ〜２２ｃから異なる原料ガスが供給されるように構成されていてもよい。
この場合には、ガス供給管２３ａ〜２３ｃがそれぞれ異なる原料ガス供給源４１に接続される。そして、スライド機構により基板装着面１２ａを奥行き方向に可動させることにより、基板Ｓ表面にガス供給端２２ａ〜２２ｃから供給される原料ガスが順次堆積された有機薄膜の積層膜を形成することができ、各層をより均一な膜厚で形成することができる。また、基板Ｓ表面に異種原料がドーピングされた有機薄膜をより均一な膜厚で形成することもできる。
【００６６】
なお、ここではガス供給端２２の側面形状が三角形状である場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図２（ａ）〜（ｃ）に示したような側面形状であっても適用可能である。
【００６７】
【発明の効果】
このような薄膜形成装置によれば、ガス供給端は基板装着面にガスが長尺状に供給されるように形成されていることから、基板装着面に装着される基板表面に対してガスを長尺状に供給することができる。
【００６８】
また、基板ホルダーが長尺状のガスの供給範囲における短辺方向に可動させるスライド機構を備えていれば、ガス供給時に基板装着面を短辺方向にスライドさせることで、長尺状に供給されたガスを基板表面において短辺方向に走査しながら供給することができるため、成膜成分からなるガスを基板の表面領域に均一に堆積させることができ、均一な膜厚の薄膜形成を行うことができる。
【００６９】
また、ガス供給口がガスの供給範囲における短辺方向に複数並列されている場合には、各ガス供給口から長尺状に供給されるガスを、その短辺方向に渡って供給することができる。このため、基板を静止させた状態であっても、成膜成分からなるガスを基板の表面領域に均一に堆積させることができ、均一な膜厚の薄膜の形成を行うことができる。
【００７０】
したがって、この薄膜形成装置を有機ＥＬディスプレイ素子の形成に適用することにより、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態における薄膜形成装置を説明するための概略構成図（ａ）と、要部拡大図（ｂ）である。
【図２】 第１実施形態におけるガス供給端の例を示す斜視図である。
【図３】 第２実施形態における薄膜形成装置を説明するための要部拡大図（ａ）と上面要部拡大図（ｂ）である。
【図４】 第３実施形態における薄膜形成装置を説明するための要部拡大図である。
【図５】 第３実施形態におけるガス供給端の例を示す斜視図である。
【図６】 第４実施形態における薄膜形成装置を説明するための要部拡大図である。
【図７】 従来の技術における真空蒸着装置を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
１１…真空チャンバ、１２…基板ホルダー、１２ａ…基板装着面、２１…ガス供給口、２２…ガス供給端、２３…ガス供給管、３１…ガス流路、Ｓ…基板、Ｃ１…開口面積、Ｃ２…供給断面積
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜形成装置に関するものであって、特に、真空チャンバ内で基板表面にキャリアガスとともに原料ガスを供給することにより有機薄膜を形成する有機気相堆積法に適用される薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬディスプレイ素子、有機半導体レーザーなどの低分子系有機ＥＬ発光素子用の有機薄膜は、一般的に真空蒸着法で成膜されている。
図７に示すように、真空蒸着法に用いられる真空蒸着装置は、真空チャンバ５１と、真空チャンバ５１内の底部に設けられた蒸着源５２と、蒸着源５２の上方に対向配置された基板ホルダー５３とを備えている。
【０００３】
このような装置を用いて、基板Ｓ表面に有機薄膜を形成するには、基板ホルダー５３に表面を下方に向けた状態で基板Ｓを装着し、基板Ｓ表面をマスク（図示せず）で覆って、蒸着源５２から有機原料を１０-3〜１０-4Ｐａの高真空中で真空チャンバ５１内に加熱蒸発させ、矢印Ｄで示すように、真空チャンバ５１内において原料ガスを十分に拡散した状態で基板Ｓ表面に有機原料を蒸着させる。
【０００４】
一方、近年、有機薄膜を形成する装置として、有機気相堆積法（Organic Vapor Phase Deposition（ＯＶＰＤ））による有機気相堆積装置が提案されている（特表２００１−５２３７６８号公報）。
有機気相堆積装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内に設けられた基板ホルダーと、真空チャンバ内にガスを供給するように配置されたガス供給手段とを備えており、減圧雰囲気下の真空チャンバ内でキャリアガスとともに原料ガスを基板ホルダーに装着された基板表面に供給することで有機薄膜を形成する。
【０００５】
上述したような真空蒸着装置および有機気相堆積装置を用いて有機薄膜を形成する場合には、基板を静止させた状態で有機薄膜を形成すると、原料ガスを基板表面に均一に堆積させることができず、形成される有機薄膜の膜厚が不均一となることから、基板ホルダーに回転機構またはスライド機構を設けることで、膜厚分布を調整している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、真空蒸着装置では真空チャンバ内で蒸着源から気化させた原料ガスが蒸着源の上方に配置された基板に向かって拡散された状態で供給されるため、基板ホルダーに回転機構やスライド機構が設けられていたとしても、基板の端部よりも中央部の方に原料ガスが供給されやすい傾向があった。
また、有機気相堆積装置では、真空チャンバ内に気相状態で原料ガスが供給されるため、ガス供給口から供給された原料ガスは排気口に向かって最短経路で流動し易い。このため、基板表面に原料ガスを均一に供給するには、原料ガスの流動方向を考慮に入れてガス供給口に対して基板装着面を可動させる必要がある。よって、装置構成が複雑になり、コスト的な面でも問題があった。
【０００７】
したがって、基板表面に原料ガスが均一に供給され、基板表面に均一な膜厚の有機薄膜の形成を行うことができる薄膜形成装置が要望されていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するために、本発明の薄膜形成装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内に設けられた基板ホルダーと、基板ホルダーの基板装着面に向けてガスを供給するガス供給端とを備えた薄膜形成装置であって、ガス供給端は、矩形状のガス供給口を有し、当該ガス供給口の長辺方向の開口幅に向けて徐々に拡大されるとともに、短辺方向の開口幅に向けて徐々に縮小される形状を有していることを特徴としている。
【０００９】
このような薄膜形成装置によれば、ガス供給端は基板装着面にガスが長尺状に供給されるように形成されていることから、基板装着面に装着される基板表面に対してガスが長尺状に供給される。
【００１０】
また、基板ホルダーが基板装着面を長尺状のガスの供給範囲における短辺方向に可動させるスライド機構を備えていれば、ガス供給時に基板装着面をその短辺方向にスライドさせることで、長尺状に供給されたガスを基板表面においてその短辺方向に走査しながら供給することができる。このため、成膜成分からなるガスを基板の表面領域に均一に堆積させることができ、均一な膜厚の薄膜の形成を行うことができる。
【００１１】
また、ガス供給端が長尺状のガスの供給範囲における短辺方向に複数並列されている場合には、各ガス供給口から基板表面に長尺状に供給されるガスを、その短辺方向に渡って供給することができる。このため、基板を静止させた状態であっても、成膜成分からなるガスを基板の表面領域に均一に堆積させることができ、均一な膜厚の薄膜の形成を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の薄膜形成装置における実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の薄膜形成装置である有機気相堆積装置の一実施形態を説明するための概要構成図である。
この図に示す有機気相堆積装置は、減圧雰囲気下に維持した真空チャンバ１１内で、基板Ｓを覆うようにマスク（図示せず）を配置し、このマスクを介して基板Ｓ上に所定パターンの有機薄膜の形成を行うものである。
有機気相堆積装置は真空チャンバ１１と真空チャンバ１１内に設けられた基板ホルダー１２と、基板ホルダー１２の基板装着面１２ａに向けてガスを供給するガス供給端２２とを備えている。
【００１３】
真空チャンバ１１は、余分な原料ガスを排気するための排気口１４から図示しない真空ポンプによって、その内部環境（例えば、減圧状態）が制御されるとともに、圧力計１５によって真空チャンバ１１内部の圧力が管理されている。
また、真空チャンバ１１には例えばヒーター（図示せず）が設けられており、真空チャンバ１１内で原料ガスが気相状態を維持できるように構成されている。
【００１４】
また、真空チャンバ１１内に設けられた基板ホルダー１２は、基板装着面１２ａが水平状態に対して略垂直になるような状態で配置されており、基板装着面１２ａはマスクで覆われた状態の基板Ｓが装着されるように構成されている。
そして、基板ホルダー１２には、基板装着面１２ａをその面内においてスライドさせるスライド機構（図示せず）が設けられている。ここでは、スライド機構によって基板装着面１２ａが図面上奥行方向と手前方向とで水平方向に往復運動する構成とする。
また、基板ホルダー１２には装着された基板Ｓを冷却するための冷却機構１６が設けられている。
【００１５】
次に、本実施形態におけるガス供給手段１３について説明する。
ガス供給手段１３は原料ガス供給源４１と、原料ガス供給源４１にその一端が接続されたガス供給管２３と、このガス供給管２３の他端に接続されたガス供給端２２とから構成されている。
【００１６】
原料ガス供給源４１には、例えば基板Ｓ表面に有機薄膜を形成するための有機原料が貯留されており、原料ガス供給源４１の外側には、有機原料を気化するためのヒーター１７が設けられている。また、原料ガス供給源４１には圧力計１５が設けられており、内部の圧力が管理されている。
【００１７】
この原料ガス供給源４１には、キャリアガス供給源４２に接続された配管１８が挿入されており、キャリアガス供給源４２にはキャリアガスとなる不活性ガスが貯留されている。
ここでは例えば、キャリアガスにＮ2、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガスが用いられることとするが、本発明はこれに限定されず、原料ガスと反応しないものであればよく、例えばＨ2等であってもよい。
【００１８】
そして、この配管１８からキャリアガスが原料ガス供給源４１に導入され、原料ガスと混合される。
また、配管１８の周囲はヒーター１７で覆われており、加熱されたキャリアガスが原料ガス供給源４１に供給されるように構成されている。
さらに、配管１８にはガス流量制御手段１９が設けられており、キャリアガスの流量を調整することができる。
【００１９】
また、原料ガス供給源４１にはガス供給管２３の一端が接続されている。ガス供給管２３の周囲はヒーター１７で覆われており、原料ガス供給源４１からキャリアガスと混合された原料ガスが気相状態を維持したまま、真空チャンバ１１内に供給されるように構成されている。
ガス供給管２３にもガス流量制御手段１９が設けられており、キャリアガスと混合された原料ガスの流量を調整することができる。
【００２０】
そして、ガス供給管２３は同一の供給断面形状（例えば円形または略正方形）を保った状態で、原料ガス供給源４１から真空チャンバ１１に挿入されており、真空チャンバ１１内で供給断面形状を変形させたガス供給端２２に接続されている。
なお、ここではガス供給端２２が真空チャンバ１１内に配設された構成としたが、その吹き出し口となるガス供給口２１が真空チャンバ１１内と連通していれば、ガス供給端２２は真空チャンバ１１外に配設されていてもよい。
この場合にはガス供給端２２の周囲もヒーター１７で覆われた状態となる。
【００２１】
このガス供給端２２は基板ホルダー１２の基板装着面１２ａに向けてキャリアガスとともに原料ガスを供給するように構成されており、ここでは、基板装着面１２ａにガスが長尺状に供給されるように形成されていることとする。
【００２２】
特にここでは、図１（ｂ）に示すように、ガス供給端２２のガス供給口２１は、開口形状を矩形状とし、長辺方向の開口幅Ｌ１は短辺方向の開口幅Ｗ１よりも広く形成されるとともに、基板装着面１２ａに所定状態で装着される基板Ｓの幅Ｌ２よりも広くなるように形成されていることとする。
そして、このような形状のガス供給口２１に向けて、ガス供給端２２はその開口形状が変形されている。
【００２３】
また、このガス供給端２２は、例えばガス供給口２１の開口面積Ｃ１が、ガス供給管２３の供給断面積Ｃ２と略同一になるように形成されていることが好ましい。ここで、供給断面積Ｃ２とはガス供給管２３の内周壁側の断面積を示す。
このため、例えば図示したように、ガス供給端２２はそのガス供給口２１における長辺方向の開口幅Ｌ１に向けて徐々に拡大されるとともに、短辺方向の開口幅Ｗ１に向けて徐々に縮小される形状を有している。
このような構成により、原料ガスはキャリアガスとともに、ガス供給管２３から、ガス供給端２２におけるガス供給口２１まで均等な圧力で流動される。
【００２４】
このように形成されたガス供給端２２は基板装着面１２ａに向けて同一方向にガスが供給されるように配置されており、例えば、基板装着面１２ａに向けて略垂直方向に原料ガスが供給されるように配置されていることとする。
なお、ここでは基板装着面１２ａに向けて略垂直方向に原料ガスが供給されることとしたが、基板装着面１２ａに斜め方向から原料ガスが供給されるようにガス供給端２２が配置されていてもよい。
【００２５】
さらに、ガス供給口２１の長辺方向が基板装着面１２ａのスライド方向に対して略垂直となるように配置されていることとする。
ここでは、前述したように基板装着面１２ａが図面上奥行き方向にスライドする構成としたため、ガス供給口２１の長辺方向（広口方向）は図面上の上下方向となる。また、ガス供給口２１の短辺方向は、スライド方向と同一方向である図面上奥行き方向となる。
【００２６】
また、上述したようにガス供給端２２はガス供給口２１の長辺方向の開口幅Ｌ１に向けて徐々に広くなるように形成されていることから、ガス供給口２１の短辺方向側から見た側面形状はガス供給口２１の長辺を底辺とした三角形状に形成される。
【００２７】
このような有機気相堆積装置を用いて基板Ｓ表面に有機薄膜を形成する場合には、まず、図１（ａ）に示すように、固定された基板ホルダー１２にマスク（図示せず）で覆われた基板Ｓを装着する。
この際、基板Ｓの幅Ｌ２方向をガス供給口２１の長辺方向に対応させて基板装着面１２ａに装着する。
そして、基板ホルダー１２のスライド機構により、基板装着面１２ａをガス供給口２１の短辺方向、すなわち図面上奥行き方向へスライドさせる。
【００２８】
一方、キャリアガス供給源４２に接続された配管１８から、原料ガス供給源４１にキャリアガスとして例えば不活性ガスを導入し、ヒーター１７によって気化された原料ガスと混合する。
そして、図１（ｂ）に示すように、キャリアガスと混合された原料ガスは、ガス供給管２３を通って、ガス供給端２２から真空チャンバ１１内に供給され、基板装着面１２ａに装着された基板Ｓ表面に向けて矢印Ａに示す方向に供給される。
【００２９】
一方、基板装着面１２ａは図面上奥行き方向にスライドしていることから、基板Ｓの図面上上下方向に長尺状に供給された原料ガスが基板装着面１２ａに装着された基板Ｓ表面全域に堆積されて、有機薄膜が形成される。
【００３０】
なお、本実施形態では基板Ｓをマスク（図示せず）で覆った例について説明したが、本発明はマスクを装着せずに、基板Ｓ表面全域に有機薄膜を形成する場合にも適用可能である。
【００３１】
このような有機気相堆積装置によれば、ガス供給端２２は基板装着面１２ａにガスが長尺状に供給されるように形成されており、開口形状を矩形状とするガス供給口２１の長辺方向の開口幅Ｌ１が、基板装着面１２ａに所定状態で装着される基板Ｓの幅Ｌ２よりも広くなるように形成されていることから、ガス供給口２１の形状に応じて、基板Ｓの幅に渡る長尺状に原料ガスが供給される。
【００３２】
そして、基板ホルダー１２は基板装着面１２ａをガス供給口２１の短辺方向にスライドするスライド機構を有していることから、基板Ｓの幅Ｌ２に渡る長尺状に供給された原料ガスを基板Ｓ表面全域に供給できるため、原料ガスを基板Ｓ表面に均一に堆積させることができ、均一な膜厚の有機薄膜を形成することができる。
したがって、より均一な膜厚の有機薄膜を形成することができ、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することが可能である。
【００３３】
また、本実施形態の有機気相堆積装置によれば、ガス供給端２２は基板装着面１２ａに向けて略垂直方向に原料ガスが供給されるように配置されていることから、マスクを用いて有機薄膜を形成する場合には、シャドー効果を防止できるため、成膜パターンの位置ずれを防止することができる。
【００３４】
さらに、ガス供給口２１の開口面積Ｃ１をガス供給管２３の供給断面積Ｃ２と略同一になるように形成することで、原料ガスがキャリアガスとともにガス供給管２３からガス供給端２２内を均等な圧力を保持して流動するため、ガス供給口２１の各部から基板装着面１２ａに向けてより均一に原料ガスを供給することが可能である。
【００３５】
なお、本実施形態では、ガス供給口２１の開口面積Ｃ１とガス供給管２３の供給断面積Ｃ２とが略同一となるように形成されていることとしたが、ガス供給口２１の開口面積の方がやや小さくなるように形成されていてもよく、この場合には、ガス供給口２１で圧力がかかるため、原料ガスをガス供給端２２の内部でより拡散させた状態でガス供給口２１の各部から均一に供給することができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、基板ホルダー１２にスライド機構が設けられることとしたが、基板装着面１２ａの中心を回転軸とした回転機構が設けられていてもよい。
ただし、上述したように、本実施形態の有機気相堆積装置によれば、原料ガスが基板Ｓの幅に渡る長尺状に供給されることから、スライド機構の方がより均一に基板Ｓ表面全域にガスを供給できるので好ましい。
【００３７】
また、本実施形態では、ガス供給口２１の長辺方向を図面上上下方向、短辺方向を図面上奥行き方向としてガス供給口２１が配置されることとしたが、長辺方向が図面上奥行き方向、短辺方向が図面上上下方向となるようにガス供給口２１が配置されていてもよい。この場合にはスライド機構により基板装着面１２ａをその短辺方向、すなわちその面内において図面上上下方向に可動させるように構成される。
【００３８】
また、ガス供給口２１の長辺方向の開口幅Ｌ１が所定状態で基板装着面１２ａに装着される基板Ｓの幅Ｌ２よりも広く形成されることとしたが、開口幅Ｌ１が幅Ｌ２と略同一の長さであってもよく、この場合には、原料ガスが基板Ｓ表面のみに供給されるため基板Ｓ表面に均一にかつ効率よく原料ガスを堆積させることができる。
【００３９】
また、本実施形態では、ガス供給口２１の開口形状は矩形状であることとしたが、本発明はこれに限定されず、基板装着面１２ａにガスが長尺状に供給されるように形成されていれば、例えば楕円形であってもよい。ただし、基板Ｓ表面に供給される原料ガスの均一性を確実にするには、矩形状である方が基板の端部にも均一に原料ガスを供給できるのでより好ましい。
【００４０】
さらに、本実施形態では、ガス供給端２２がガス供給口２１の長辺方向の開口幅Ｌ１に向けて徐々に広くなるように形成された側面三角形状であることとしたが、本発明はこれに限定されず、基板装着面１２ａにガスが長尺状に供給されるようにガス供給端２２が形成されていれば、図２（ａ）〜（ｃ）に示すようなガス供給端２２の形状であってもよい。
【００４１】
具体的には、図２（ａ）に示すように、ガス供給端２２はガス供給口２１の短辺方向から見た側面形状が、ガス供給口２１に向かってその長辺方向に一段階で拡大された矩形状であってもよく、図２（ｂ）に示すようにガス供給口２１に向かってその長辺方向に段階的に広く形成された段差形状であってもよい。
また、図２（ｃ）に示すようにガス供給口２１に向かってその長辺方向に広く形成された側面半円状であってもよい。
【００４２】
ガス供給端２２の側面形状が図２（ａ）〜（ｃ）で示すような、矩形状、段差形状、半円状である場合には、ガス供給端２２におけるガス供給口２１の短辺側を構成する側壁が略平行に設けられるため、ガス供給口２１から供給された原料ガスが長辺方向に拡散されることが防止され、原料ガスの進行方向をより同一方向にそろえることができる。したがって、基板Ｓ表面の中央と端部とで原料ガスを均等に供給することができる。
特にガス供給端２２の側面形状が半円状に形成されていれば、矩形状または段差形状に形成された場合と比較して、ガスの滞留し易い角部分がないので、より好ましい。
【００４３】
また、本実施形態のように側面三角形状である場合には、例えば、ガス供給口２１の開口形状を維持して延着させた筒状のヘッドを設けることで、ガス供給端２２におけるガス供給口２１の短辺側の側壁が略平行に設けられ、ガスの進行方向を基板Ｓに向かって広がらないようにより制御することができるので好ましい。これにより、上述したガス供給端２２が半円状の場合と同様の効果を奏することができる。
【００４４】
（第２実施形態）
本実施形態では第１実施形態で説明したガス供給端２２におけるガスの供給方向に対して略垂直方向からガス供給端２２にガスが供給されるように、ガス供給端２２にガス供給管２３が接続されている例について説明する。
【００４５】
図３（ａ）に示すように、ガス供給管２３はこのガス供給端２２の内部に連通するように、ガス供給端２２におけるガス供給口２１の長辺側を構成する側壁３５に対して略垂直に接続されるとともに、この側壁３５におけるガス供給端２２の基端部側に接続されていることとする。
ここで、側壁３５はガス供給口２１の長辺を底辺とした略三角形状に形成されているが、基端部側とはその三角形状の頂点付近を示すこととする。
このような構成にすることで、第１実施形態において、ガス供給管２３に接続されたガス供給端２２の基端部側は閉塞される。
【００４６】
なお、ここでは、ガス供給管２３がガス供給端２２におけるガス供給口２１の長辺側の側壁３５に対して略垂直に接続されることとしたが、本発明はこれに限定されず、ガス供給端２２からのガスの供給方向に対して略垂直方向からガス供給端２２にガスが供給されるようにガス供給管２３が接続されていればよく、ガス供給口２１の短辺側を構成する側壁３６に接続されていてもよい。
また、ここでは、ガス供給管２３が側壁３５におけるガス供給端２２の基端部側に接続されることとしたが、本発明はこれに限定されず、側壁３５の中央部よりでもよい。
【００４７】
ただし、ガス供給端２２の内部で原料ガスを効率よく拡散させるためには、ガス供給管２３はガス供給口２１の長辺側の側壁３５に対して略垂直に配置される方が好ましく、側壁３５におけるガス供給端２２の基端部側に配置される方が好ましい。
【００４８】
このような構成により、図３（ｂ）のガス供給端２２およびガス供給管２３の上面要部拡大図に矢印Ｂで示すように、原料ガスはガス供給管２３を通って、ガス供給端２２の内部に導入され、側壁３５に対向する内側壁に衝突した後、ガス供給端２２の内部で拡散された状態で、ガス供給口２１から基板装着面１２ａ（前記図３（ａ）参照）に向けて略垂直方向（矢印Ａ）に原料ガスが供給される。
【００４９】
このような有機気相堆積装置によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、ガス供給端２２からの原料ガスの供給方向に対して略垂直方向からガス供給端２２にガスが供給されるように、ガス供給端２２にガス供給管２３が接続されていることから、原料ガスがガス供給管２３からガス供給端２２の内側壁に衝突する。これにより、ガス供給端２２の内部において原料ガスが十分に拡散された状態で、基板装着面１２ａに向けて長尺状に均一に原料ガスを供給することができる。したがって、より均一な膜厚の有機薄膜を形成することができ、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することが可能である。
【００５０】
さらに、本実施形態によれば、ガス供給管２３はガス供給端２２におけるガス供給口の長辺側を構成する側壁３５に対して略垂直に接続されるとともに、側壁３５におけるガス供給端２２の基端部側に接続されていることから、ガス供給端２２の内部で効率よく原料ガスを拡散させて、ガス供給口２１から原料ガスを供給することができる。
【００５１】
なお、ここではガス供給端２２の側面形状が三角形状である場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図２（ａ）〜（ｃ）に示したような側面形状であっても適用可能である。
【００５２】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態におけるガス供給端２２が複数のガス流路３１に分割されている例について説明する。
図４に示すように、本実施形態におけるガス供給端２２は、この内部にガスの供給方向に向かって分割されるとともに、ガス供給口２１に達する例えば６つのガス流路３１が設けられていることとする。
また、これらのガス流路３１はガス供給口２１の長辺方向に配設されることとする。
ここで、６つのガス流路３１が達するガス供給口２１は例えばその開口面積が各々等しくなるように、均等に分割されて形成されていることとする。
【００５３】
このような構成により、原料ガスはガス供給管２３を通って６つのガス流路３１に分配され、分割されたガス供給口２１から基板装着面１２ａに向けて略垂直方向（矢印Ａ）に原料ガスが供給される。
【００５４】
このような有機気相堆積装置によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、ガス供給端２２がその内部にガスの供給方向に向かって分割されるとともに、ガス供給口２１に達する複数のガス流路３１をガス供給口２１の長辺方向に配設しているため、ガス供給端２２に達したガスがガス流路３１によってその長辺方向に分配される。
このため、分割されたガス供給口２１から原料ガスを乱流とせずに、ガス流路３１に沿った方向性を保った均一な層流として基板装着面１２ａに長尺状に供給することができる。これにより、基板Ｓ表面に供給される原料ガスの分布をより均一に制御することができる。
したがって、より均一な膜厚の有機薄膜を形成することができ、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することが可能である。
【００５５】
なお、ここではガス供給端２２の側面形状が三角形状である場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図２（ａ）〜（ｃ）に示したような側面形状であっても適用可能である。
【００５６】
また、本実施形態によれば、ガス供給端２２の内部に複数のガス流路３１が設けられた例について説明したが、本発明はこれに限定されず、基板装着面１２ａにガスが長尺状に均一に供給されるように、ガス供給端２２の内部で分割された形状であれば、図５（ａ）〜（ｃ）に示すようなガス供給端２２の形状であってもよい。
【００５７】
例えば、図５（ａ）に示すようにガス供給端２２の内部に例えば三角柱状の拡散壁３２を配置することで、ガス供給端２２の内部において、ガスをガス供給口２１の長辺方向に均等に分配することができ、基板Ｓ表面にガスを長尺状に均一に供給することができる。
この拡散壁３２は三角柱状に限定されず、ガス供給端２２の内部でガスをガス供給口２１の長辺方向に均等に分配することができれば、円柱状、楕円柱状、四角柱状であってもよい。
【００５８】
さらに、この拡散壁の配置パターンは原料ガスが基板Ｓ表面に長尺状に均一に供給されるように、最適化した配置パターンに形成されていればより好ましい。例えば、予め基板Ｓ表面に有機薄膜を形成させた場合の膜厚分布において、基板の中央部の方が端部よりも薄い場合には、図５（ｂ）に示すように、ガス供給端２２の内部における拡散壁３２の配置パターンをガス供給端２２の端部に集中するように配置させて、中央部にガスがより供給されるような配置パターンにしてもよい。
【００５９】
また、図５（ｃ）に示すように、ガス供給端２２がガスの供給方向に向かって図面上上下方向に段階的に分割された複数のガス流路３３を備えており、ガス流路３３はガスを拡散させるための複数の拡散室３４を備えていてもよい。ここでは、最終段の拡散室３４に図面上上下方向に配設された例えば６つのガス供給口２１からガスが供給される。このような形状であっても、基板Ｓ表面に長尺状にガスを供給することができるとともに、ガス供給端２２の内部において十分に拡散された状態でガスを均一に供給することができる。
【００６０】
（第４実施形態）
本実施形態では第１実施形態で説明したガス供給端２２を複数備えた例について説明する。
図６に示すように、本実施形態における有機気相堆積装置は、例えば３つのガス供給管２３ａ〜２３ｃを有しており、これらのガス供給管２３ａ〜２３ｃはそれぞれ真空チャンバ１１内に挿入され、それぞれに対応したガス供給端２２ａ〜２２ｃに接続されている。
また、ガス供給端２２ａ〜２２ｃは基板装着面１２ａに対向配置された状態でガス供給口２１の短辺方向、すなわち、図面上奥行き方向に向かって並列されている。
【００６１】
また、ガス供給管２３ａ〜２３ｃは原料ガス供給源４１（前記図１（ａ）参照）にそれぞれ接続されていることとする。
ここでは、複数のガス供給管２３ａ〜２３ｃが原料ガス供給源４１にそれぞれ接続されていることとするが、ガス供給管２３ａ〜２３ｃにそれぞれに対応させて、原料ガス供給源４１を複数設けてもよい。
【００６２】
ガス供給管２３ａ〜２３ｃには、それぞれ独立したガス流量制御手段（図示せず）が設けられており、ガス流量制御手段を作動させることによって、ガスの流量を調整するだけでなく、流量をゼロにすることもできる。
したがって、ガス供給管２３ａ〜２３ｃに異なる原料ガスを導入する場合には、原料ガスの種類を切り替えることも可能である。
【００６３】
このような有機気相堆積装置によれば、第１実施形態と同様の効果に加えて、ガス供給端２２ａ〜２２ｃは、ガス供給口２１の短辺方向に並列されており、それぞれのガス供給端２２から基板Ｓの幅に渡る長尺状にガスが供給されるため、ガス基板Ｓ表面の全域に原料ガスを供給することができる。
また、それぞれにガス流量制御手段を備えていることから、形成される有機薄膜の膜厚に応じて、ガス流量制御手段を調整することで、均一な膜厚を有する有機薄膜の形成を行うことが可能である。
この場合には、基板ホルダー１２に基板装着面１２ａをガス供給口２１の短辺方向に可動させるスライド機構が設けられていなくても、原料ガスを基板Ｓ表面に均一に堆積させることが可能であり、均一な膜厚の有機薄膜の形成を行うことができる。
【００６４】
したがって、基板ホルダー１２にスライド機構を設けなくてもよく、低コストで良質な有機薄膜を形成することができ、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することが可能である。
【００６５】
また、本実施形態ではガス供給端２２ａ〜２２ｃから同一の原料ガスが供給される例について説明したが、ガス供給端２２ａ〜２２ｃから異なる原料ガスが供給されるように構成されていてもよい。
この場合には、ガス供給管２３ａ〜２３ｃがそれぞれ異なる原料ガス供給源４１に接続される。そして、スライド機構により基板装着面１２ａを奥行き方向に可動させることにより、基板Ｓ表面にガス供給端２２ａ〜２２ｃから供給される原料ガスが順次堆積された有機薄膜の積層膜を形成することができ、各層をより均一な膜厚で形成することができる。また、基板Ｓ表面に異種原料がドーピングされた有機薄膜をより均一な膜厚で形成することもできる。
【００６６】
なお、ここではガス供給端２２の側面形状が三角形状である場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図２（ａ）〜（ｃ）に示したような側面形状であっても適用可能である。
【００６７】
【発明の効果】
このような薄膜形成装置によれば、ガス供給端は基板装着面にガスが長尺状に供給されるように形成されていることから、基板装着面に装着される基板表面に対してガスを長尺状に供給することができる。
【００６８】
また、基板ホルダーが長尺状のガスの供給範囲における短辺方向に可動させるスライド機構を備えていれば、ガス供給時に基板装着面を短辺方向にスライドさせることで、長尺状に供給されたガスを基板表面において短辺方向に走査しながら供給することができるため、成膜成分からなるガスを基板の表面領域に均一に堆積させることができ、均一な膜厚の薄膜形成を行うことができる。
【００６９】
また、ガス供給口がガスの供給範囲における短辺方向に複数並列されている場合には、各ガス供給口から長尺状に供給されるガスを、その短辺方向に渡って供給することができる。このため、基板を静止させた状態であっても、成膜成分からなるガスを基板の表面領域に均一に堆積させることができ、均一な膜厚の薄膜の形成を行うことができる。
【００７０】
したがって、この薄膜形成装置を有機ＥＬディスプレイ素子の形成に適用することにより、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態における薄膜形成装置を説明するための概略構成図（ａ）と、要部拡大図（ｂ）である。
【図２】 第１実施形態におけるガス供給端の例を示す斜視図である。
【図３】 第２実施形態における薄膜形成装置を説明するための要部拡大図（ａ）と上面要部拡大図（ｂ）である。
【図４】 第３実施形態における薄膜形成装置を説明するための要部拡大図である。
【図５】 第３実施形態におけるガス供給端の例を示す斜視図である。
【図６】 第４実施形態における薄膜形成装置を説明するための要部拡大図である。
【図７】 従来の技術における真空蒸着装置を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
１１…真空チャンバ、１２…基板ホルダー、１２ａ…基板装着面、２１…ガス供給口、２２…ガス供給端、２３…ガス供給管、３１…ガス流路、Ｓ…基板、Ｃ１…開口面積、Ｃ２…供給断面積
Claims (7)
- 真空チャンバと、前記真空チャンバ内に設けられた基板ホルダーと、前記基板ホルダーの基板装着面に向けてガスを供給するガス供給端とを備えた薄膜形成装置であって、
前記ガス供給端は、矩形状のガス供給口を有し、当該ガス供給口の長辺方向の開口幅に向けて徐々に拡大されるとともに、短辺方向の開口幅に向けて徐々に縮小される形状を有している
ことを特徴とする薄膜形成装置。 - 前記基板ホルダーはその基板装着面を前記長尺状のガスの供給範囲における短辺方向に可動させるスライド機構を備えている
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。 - 前記ガス供給端が前記長尺状のガスの供給範囲における短辺方向に複数並列されている
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。 - 前記ガス供給端は、このガス供給端の内部にガスの供給方向に向かって分割されるとともに、前記ガス供給端のガス供給口に達する複数のガス流路を備えている
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。 - 前記複数のガス供給端から異なるガスが供給される
ことを特徴とする請求項３記載の薄膜形成装置。 - 前記複数のガス供給端から単一のガスが供給される
ことを特徴とする請求項３記載の薄膜形成装置。 - 前記ガス供給端にガスを供給するためのガス供給管をさらに備え、
前記ガス供給管の供給断面積は、前記ガス供給口の開口面積と略同一である
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
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