JP2004047452A - Apparatus for manufacture - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To raise a utilization efficiency of a vapor deposition material, to reduce a manufacturing cost of a light emitting device comprising an organic light emitting element, and to shorten the manufacture time required for manufacturing the light emitting device. <P>SOLUTION: A multi-chamber type manufacturing apparatus comprises a plurality of film-forming chambers. A first film-forming chamber is used for vapor deposition with a first substrate. A second film-forming chamber is used for vapor deposition with a second substrate. A plurality of organic compound layers are stacked in each of the film-forming chambers, for improved throughput. The same vapor depositions can be performed in parallel with the substrates in the plurality of film-forming chambers, while the other film-forming chamber is cleaned. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸着により成膜可能な材料(以下、蒸着材料という)の成膜に用いる製造装置およびEL素子で代表される発光装置の作製方法に関する。特に、本発明は蒸着材料として有機材料を用い、発光装置を作製する場合に有効な技術である。なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源(照明装置含む)を指す。また、発光装置にコネクター、例えばFPC(Flexible printed circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【0002】
【従来の技術】
近年、自発光型の素子としてEL素子を有した発光装置の研究が活発化しており、特に、EL材料として有機材料を用いた発光装置が注目されている。この発光装置は有機ELディスプレイ(OELD:Organic EL Display)又は有機発光ダイオード(OLED:Organic Light Emitting Diode)とも呼ばれている。
【0003】
なお、EL素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス(Electro Luminescence)が得られる有機化合物を含む層(以下、EL層と記す)と、陽極と、陰極とを有する。有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍光)と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(リン光)とがあるが、本発明の成膜装置および成膜方法により作製される発光装置は、どちらの発光を用いた場合にも適用可能である。
【0004】
発光装置は、液晶表示装置と異なり自発光型であるため視野角の問題がないという特徴がある。即ち、屋外に用いられるディスプレイとしては、液晶ディスプレイよりも適しており、様々な形での使用が提案されている。
【0005】
EL素子は一対の電極間にEL層が挟まれた構造となっているが、EL層は通常、積層構造となっている。代表的には、「正孔輸送層/発光層/電子輸送層」という積層構造が挙げられる。この構造は非常に発光効率が高く、現在、研究開発が進められている発光装置は殆どこの構造を採用している。
【0006】
また、他にも陽極上に正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層、または正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層の順に積層する構造も良い。発光層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。また、これらの層は、全て低分子系の材料を用いて形成しても良いし、全て高分子系の材料を用いて形成しても良い。
【0007】
また、EL層を形成するEL材料は低分子系(モノマー系)材料と高分子系(ポリマー系)材料に大別されるが、このうち低分子系材料は主に蒸着により成膜される。
【0008】
EL材料は極めて劣化しやすく、酸素もしくは水の存在により容易に酸化して劣化する。そのため、成膜後にフォトリソグラフィ工程を行うことができず、パターン化するためには開口部を有したマスク(以下、蒸着マスクという)で成膜と同時に分離させる必要がある。従って、昇華した有機EL材料の殆どが成膜室内の内壁、もしくは防着シールド(蒸着材料が成膜室の内壁に付着することを防ぐための保護板)に付着していた。従って、蒸着装置は、定期的に成膜室内の内壁、及び防着シールドの付着物を除去するクリーニングなどのメンテナンスを行う必要があり、メンテナンス時は、大量生産をする上で製造ラインを一時停止することは避けられない。
【0009】
また、従来の蒸着装置は、膜厚の均一性を上げるために、基板と蒸着源との間隔を広くしており、装置自体が大型化していた。また、従来の蒸着装置は、図22に示すように、基板と蒸着源との間隔を1m以上離してさらに基板を回転させることによって均一な膜を得ている構造であった。さらに、蒸着装置は基板を回転させる構造であるため、大面積基板を目的とする蒸着装置には限界があった。また、基板と蒸着源との間隔が広いため、成膜速度が遅くなり、成膜室内の排気に要する時間も長時間となってスループットが低下していた。
【0010】
加えて、従来の蒸着装置は、高価なEL材料の利用効率が約1%以下と極めて低く、発光装置の製造コストは非常に高価なものとなっていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
EL材料は非常に高価であり、グラム単価が金のグラム単価よりも数段高く、できるだけ効率よく使用することが望まれている。しかしながら、従来の蒸着装置では高価なEL材料の利用効率が低い。
【0012】
本発明は、EL材料の利用効率を高め、且つ、均一性に優れ、且つ、スループットの優れた蒸着装置、および製造装置を提供することを課題としている。
【0013】
蒸着は真空で行うため、成膜室内を真空にすることに長時間を要したり、処理室毎にそれぞれの工程に要する時間が異なったりするため、自動化工程として設計することが困難であり、生産性を向上させることに限界がある。特に、有機化合物を含む層を蒸着して積層するには長時間要するため、基板1枚当りの処理時間を短縮することに限界があった。そこで、本発明は、基板1枚当りの処理時間を短縮することも課題としている。
【0014】
また、製造ラインを一時停止することなく、成膜室のメンテナンスが可能な製造装置を提供することも課題としている。
【0015】
また本発明は、例えば、基板サイズが、320mm×400mm、370mm×470mm、550mm×650mm、600mm×720mm、680mm×880mm、1000mm×1200mm、1100mm×1250mm、1150mm×1300mmのような大面積基板に対して、効率よくEL材料を蒸着する方法を提供するものである。
【0016】
さらに本発明は、EL材料への不純物混入を避けることが可能な製造システムをも提供する。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の成膜室を備えたマルチチャンバー型の製造装置において、第1の基板に蒸着する第1の成膜室と、第2の基板に蒸着する第2の成膜室とを有し、それぞれの成膜室では複数の有機化合物層を並行(並列)して積層することによって基板1枚当りの処理時間を短縮することを特徴としている。即ち、搬送室から第1の基板を第1の成膜室に搬入した後、第1の基板上に蒸着を行っている間に、搬送室から第2の基板を第2の成膜室に搬入して第2の基板上に蒸着を行う。図1においては、搬送室102に成膜室が4つ設けられているため、基板搬入から基板搬出までのシーケンスの一例を示した図6(A)のように、4枚の基板をそれぞれの成膜室に搬入し、順次、並行して蒸着を行うことが可能である。
【0018】
本発明は大量生産の際、タクトを合わせるため、蒸着室や加熱室を少なくとも複数設け、処理時間が比較的短いその他のチャンバーは単数でもよいとする。本発明により効率よく大量生産が可能となる。
【0019】
本明細書で開示する発明の構成1は、
ロード室、該ロード室に連結された搬送室、及び該搬送室に連結された複数の成膜室とを有する製造装置であって、
前記複数の成膜室は、前記成膜室内を真空にする真空排気処理室と連結され、マスクと基板の位置あわせを行うアライメント手段と、蒸着源と、該蒸着源を加熱する手段とを有し、
前記複数の成膜室のうち、少なくとも2つの成膜室では並行してそれぞれの成膜室に搬入された基板上に蒸着が行われることを特徴とする製造装置である。
【0020】
また、有機化合物を含む層における成膜室だけでなく、その上に形成する電極(陰極或いは陽極)や保護膜を形成する成膜室や封止室や前処理室も複数設けて、同様に並行して形成してもよく、本明細書で開示する発明の構成2は、
ロード室、該ロード室に連結された搬送室、及び該搬送室に連結された複数の成膜室と、封止室とを有する製造装置であって、
前記複数の成膜室は、前記成膜室内を真空にする真空排気処理室と連結され、マスクと基板の位置あわせを行うアライメント手段と、蒸着源と、該蒸着源を加熱する手段とを有し、
前記複数の成膜室のうち、少なくとも2つの成膜室では並行してそれぞれの成膜室に搬入された基板上に蒸着が行われ、
前記封止室は複数設けられ、基板は、前記複数の封止室のうちの一つにそれぞれ振り分けられ、封止されることを特徴とする製造装置である。
【0021】
また、本発明により、処理基板枚数は減るものの、例えば基板搬入から基板搬出までのシーケンスの一例を示した図6(B)のように、第4の成膜室をメンテナンスしている間でも製造ラインを一時停止することなく、第1〜第3の成膜室で順次、蒸着を行うことができる。本明細書で開示する発明の構成3は、
ロード室、該ロード室に連結された搬送室、及び該搬送室に連結された複数の成膜室とを有する製造装置であって、
前記複数の成膜室は、前記成膜室内を真空にする真空排気処理室と連結され、マスクと基板の位置あわせを行うアライメント手段と、蒸着源と、該蒸着源を加熱する手段とを有し、
前記複数の成膜室のうち、少なくとも2つの成膜室では並行してそれぞれの成膜室に搬入された基板上に蒸着が行われ、且つ、少なくとも一つの成膜室では成膜室内のクリーニングが行われることを特徴とする製造装置である。
【0022】
また、単色発光の発光装置を形成する場合には、基板搬入から基板搬出までのシーケンスを示した図2(A)のように、同一成膜室で正孔輸送層(HTLと呼ぶ)、発光層、電子輸送層(ETLと呼ぶ)とを連続して積層するとスループットが向上する。同一成膜室で正孔輸送層、発光層、電子輸送層とを連続して積層する場合、図9に示すように一つの成膜室に蒸着源ホルダ(X方向またはY方向に移動する蒸着源ホルダ)を複数設ければよい。図9の蒸着装置によれば、蒸着材料の利用効率が向上する。
【0023】
上記各構成において、前記複数の成膜室のうち、少なくとも2つの成膜室では、同一の有機化合物を含む層の蒸着が並行して行われることを特徴としている。
【0024】
また、図6(A)に基板搬入から基板搬出までのシーケンスの1例を示すように、基板が搬入される経路はそれぞれ搬送室に配置された成膜室の数と同数の経路に分けられ、効率よく順次成膜が行われる。なお、1枚の基板の搬入から搬出までの経路の一例を図3の矢印で簡略に示す。本明細書で開示する構成4は、
ロード室、該ロード室に連結された搬送室、及び該搬送室に連結された複数の成膜室とを有する製造装置であって、
前記複数の成膜室は、前記成膜室内を真空にする真空排気処理室と連結され、マスクと基板の位置あわせを行うアライメント手段と、蒸着源と、該蒸着源を加熱する手段とを有し、
ロード室に搬入される複数の基板は、前記搬送室で前記複数の成膜室の一つにそれぞれ振り分けられて搬入され、それぞれの基板は、前記成膜室の数と同数の異なる経路のいずれか一で処理されることを特徴とする製造装置である。
【0025】
また、フルカラーの発光装置を形成する場合には、図2(B)に示すように、同一成膜室で正孔輸送層、発光層、電子輸送層とを連続して積層することが好ましい。同一成膜室で正孔輸送層、発光層、電子輸送層とを連続して積層する場合、図9に示すような成膜装置、即ち、一つの成膜室に蒸着源ホルダ(X方向またはY方向に移動する蒸着源ホルダ)を複数、少なくとも3つ以上設けた蒸着装置を用いればよい。なお、基板搬入から基板搬出までのシーケンスを示した図4のように、異なる3つの成膜室(赤色発光素子用の成膜室、青色発光素子用の成膜室、緑色発光素子用の成膜室)で必要な全ての有機層、例えば正孔輸送層、発光層、電子輸送層とを連続的に積層してもよい。例えば、第1のチャンバーで赤色発光素子となる正孔輸送層と発光層と電子輸送層とを蒸着マスク(R)で選択的に積層し、第2のチャンバーで青色発光素子となる正孔輸送層と発光層と電子輸送層とを蒸着マスク(B)で選択的に積層し、第3のチャンバーで緑色発光素子となる正孔輸送層と発光層と電子輸送層とを蒸着マスク(G)で選択的に積層することによってフルカラー表示を実現する。なお、図4において、マスクアライメントがそれぞれ蒸着前に行われて所定の領域のみに成膜される。
【0026】
また、一つのチャンバーで正孔輸送層、発光層、電子輸送層とを積層する場合、フルカラーとするため、例えば、ある一色(R、G、もしくはB)に最適な材料(正孔輸送層や電子輸送層となる有機材料)を適宜選択することができる。また、それらの膜厚も色に合わせてそれぞれ変えることができることも本発明の特徴である。従って、R用の正孔輸送層、発光層、電子輸送層と、G用の正孔輸送層、発光層、電子輸送層と、B用の正孔輸送層、発光層、電子輸送層とで合計9種類の層を全て異なる材料とすることが可能である。なお、正孔輸送層や電子輸送層となる有機材料を共通の材料としてもよい。
【0027】
また、異なる3つの成膜室でR、G、Bの正孔輸送層、発光層、電子輸送層とを積層する場合、1枚の基板の経路の一例を図5の矢印で簡略に示す。例えば、1番目の基板を第1の成膜室に搬入し、赤色発光の有機化合物を含む層を積層成膜した後、基板搬出し、次に第2の成膜室に搬入し、緑色発光の有機化合物を含む層を積層成膜する間に、2番目の基板を第1の成膜室に搬入し、赤色発光の有機化合物を含む層を積層成膜すればよく、最後に1番目の基板を第3の成膜室に搬入し、青色発光の有機化合物を含む層を積層成膜する間に、2番目の基板を第2の成膜室に搬入した後、3番目の基板を第1の成膜室に搬入してそれぞれ順次積層させてゆけばよい。
【0028】
また、本発明は、同一チャンバーで正孔輸送層、発光層、電子輸送層とを連続して積層する構成に限定されず、連結された複数のチャンバーで正孔輸送層、発光層、電子輸送層とを積層してもよい。例えば、第1のチャンバーで緑色発光素子となる正孔輸送層を成膜し、第2のチャンバーで緑色発光素子となる発光層を成膜し、第3のチャンバーで緑色発光素子となる電子輸送層を成膜することによって緑色発光の有機化合物を含む層を積層成膜すればよい。
【0029】
また、上記説明では、代表的な例として陰極と陽極との間に配置する有機化合物を含む層として、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の3層を積層する例を示したが、特に限定されず、陽極上に正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層、または正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層の順に積層する構造や、二層構造や単層構造でも良い。発光層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。また、発光層としては正孔輸送性を有する発光層や電子輸送性を有する発光層などもある。また、これらの層は、全て低分子系の材料を用いて形成しても良いし、そのうちの1層またはいくつかの層は高分子系の材料を用いて形成しても良い。なお、本明細書において、陰極と陽極との間に設けられる全ての層を総称して有機化合物を含む層(EL層)という。したがって、上記正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層は、全てEL層に含まれる。また、有機化合物を含む層(EL層)は、シリコンなどの無機材料をも含んでいてもよい。
【0030】
なお、発光素子(EL素子)は、電場を加えることで発生するルミネッセンス(Electro Luminescence)が得られる有機化合物を含む層(以下、EL層と記す)と、陽極と、陰極とを有する。有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍光)と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(リン光)とがあるが、本発明により作製される発光装置は、どちらの発光を用いた場合にも適用可能である。
【0031】
また、本発明の発光装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、発光装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。
【0032】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、以下に説明する。
【0033】
(実施の形態1)
ここでは、第1の電極から封止までの作製を全自動化したマルチチャンバー方式の製造装置の例を図1に示す。
【0034】
図1は、ゲート100a〜100sと、取出室119と、搬送室104a、108、114、118と、受渡室105、107と、仕込室101と、第1成膜室106Aと、第2成膜室106Bと、第3成膜室106Cと、第4成膜室106Dと、その他の成膜室109a、109b、113a、113b、処理室120a、120bと、蒸着源を設置する設置室126A、126B、126C、126Dと、前処理室103a、103bと、第1封止室116a、第2封止室116bと、第1ストック室130a、第2ストック室130bと、カセット室120a、120bと、トレイ装着ステージ121と、洗浄室122と、を有するマルチチャンバーの製造装置である。
【0035】
以下、予め薄膜トランジスタと、陽極(第1の電極)、該陽極の端部を覆う絶縁物とが設けられた基板を図1に示す製造装置に搬入し、発光装置を作製する手順を示す。
【0036】
まず、カセット室120aまたはカセット室120bに上記基板をセットする。基板が大型基板(例えば300mm×360mm)である場合はカセット室120aまたは120bにセットし、通常基板(例えば、127mm×127mm)である場合には、トレイ装着ステージ121に搬送し、トレイ(例えば300mm×360mm)に複数の基板をセットする。
【0037】
次いで、複数の薄膜トランジスタと、陽極、陽極の端部を覆う絶縁物とが設けられた基板を搬送室118に搬送し、さらに洗浄室122に搬送し、溶液で基板表面の不純物(微粒子など)を除去する。洗浄室122において洗浄する場合には、大気圧下で基板の被成膜面を下向きにしてセットする。
【0038】
また、有機化合物を含む膜を形成する前に、上記基板に含まれる水分やその他のガスを除去するために、脱気のためのアニールを真空中で行うことが好ましく、搬送室118に連結された前処理室103a、103bに搬送し、そこでアニールを行えばよい。また、不用な箇所に形成された有機化合物を含む膜を除去したい場合には、前処理室103a、103bに搬送し、有機化合物膜の積層を選択的に除去すればよい。前処理室103a、103bはプラズマ発生手段を有しており、Ar、H、F、およびOから選ばれた一種または複数種のガスを励起してプラズマを発生させることによって、ドライエッチングを行う。ここでは、2つの前処理室103a、103bを設け、ほぼ並行して2枚の基板に処理を行えるようにする例を示す。
【0039】
次いで、基板搬送機構が設けられた搬送室118から仕込室101に搬送する。本実施例の製造装置では、仕込室101には、基板反転機構が備わっており、基板を適宜反転させることができる。仕込室101は、真空排気処理室と連結されており、真空排気した後、不活性ガスを導入して大気圧にしておくことが好ましい。
【0040】
次いで仕込室101に連結された搬送室102に搬送する。搬送室102内には極力水分や酸素が存在しないよう、予め、真空排気して真空を維持しておくことが好ましい。
【0041】
また、上記の真空排気処理室としては、磁気浮上型のターボ分子ポンプ、クライオポンプ、またはドライポンプが備えられている。これにより仕込室と連結された搬送室の到達真空度を10−5〜10−6Paにすることが可能であり、さらにポンプ側および排気系からの不純物の逆拡散を制御することができる。装置内部に不純物が導入されるのを防ぐため、導入するガスとしては、窒素や希ガス等の不活性ガスを用いる。装置内部に導入されるこれらのガスは、装置内に導入される前にガス精製機により高純度化されたものを用いる。従って、ガスが高純度化された後に蒸着装置に導入されるようにガス精製機を備えておく必要がある。これにより、ガス中に含まれる酸素や水、その他の不純物を予め除去することができるため、装置内部にこれらの不純物が導入されるのを防ぐことができる。
【0042】
次いで、搬送室102から第1乃至第4成膜室106A〜106Dへ基板が搬送される。そして、正孔注入層、正孔輸送層や発光層となる低分子からなる有機化合物層を形成する。
【0043】
発光素子全体として、単色(具体的には白色)、或いはフルカラー(具体的には赤色、緑色、青色)の発光を示す有機化合物層を形成することができるが、ここでは、白色の発光を示す有機化合物層を各成膜室106A、106B、106C、106Dにて同時に形成する(ほぼ並行して成膜処理を行う)例を説明する。
【0044】
なお、白色の発光を示す有機化合物層は、異なる発光色を有する発光層を積層する場合において、赤色、緑色、青色の3原色を含有する3波長タイプと、青色/黄色または青緑色/橙色の補色の関係を用いた2波長タイプに大別されるが、ここでは、この3波長タイプを用いて白色発光素子を得る例を説明する。
【0045】
まず、各成膜室106A、106B、106C、106Dについて説明する。各成膜室106A、106B、106C、106Dには、移動可能な蒸着源ホルダが設置されている。この蒸着源ホルダは複数用意されており、第1の蒸着源ホルダには白色発光層を形成する芳香族ジアミン(TPD)、第2の蒸着源ホルダには白色発光層を形成するp−EtTAZ、第3の蒸着源ホルダには白色発光層を形成するAlq、第4の蒸着源ホルダには白色発光層を形成するAlqに赤色発光色素であるNileRedを添加したEL材料、第5の蒸着源ホルダにはAlqが封入され、この状態で各成膜室に設置されている。
【0046】
これら成膜室へEL材料の設置は、以下に示す製造システムを用いると好ましい。すなわち、EL材料が予め材料メーカーで収納されている容器(代表的にはルツボ)を用いて成膜を行うことが好ましい。さらに設置する際には大気に触れることなく行うことが好ましく、材料メーカーから搬送する際、ルツボは第2の容器に密閉した状態のまま成膜室に導入されることが好ましい。望ましくは、各成膜室106A、106B、106C、106Dに連結した真空排気手段を有する設置室126A、126B、126C、126Dを真空、または不活性ガス雰囲気とし、この中で第2の容器からルツボを取り出して、成膜室にルツボを設置する。こうすることにより、ルツボおよび該ルツボに収納されたEL材料を汚染から防ぐことができる。なお、設置室126A、126B、126C、126Dには、メタルマスクをストックしておくことも可能である。
【0047】
次に、成膜工程について説明する。成膜室106Aにおいて、上述の設置室から必要に応じ、マスクが搬送され設置される。その後、第1から第5の蒸着源ホルダが順に移動を開始し、基板に対して蒸着が行われる。具体的には、加熱により第1の蒸着源ホルダからTPDが昇華され、基板全面に蒸着される。その後、第2の蒸着源ホルダからp―EtTAZが昇華され、第3の蒸着源ホルダからAlqが昇華され、第4の蒸着源ホルダからAlq:NileRedが昇華され、第5の蒸着源ホルダからAlqが昇華され、基板全面に蒸着される。
【0048】
また蒸着法を用いる場合、例えば、真空度が5×10−3Torr(0.665Pa)以下、好ましくは10−4〜10−6Paまで真空排気された成膜室で蒸着を行うことが好ましい。
【0049】
なお、この各EL材料が設置された蒸着源ホルダは、各成膜室に設けられており、成膜室106Bから106Dにおいても、同様に蒸着が行われる。すなわち、4枚の基板にほぼ並行に同じ成膜処理を行うことが可能となる。図7には、4枚のうち、2枚の基板が処理される経路を簡略に示す。そのため、ある成膜室がメンテナンスやクリーニングを行っていても、残りの成膜室において成膜処理が可能となり、成膜のタクトが向上し、強いては発光装置のスループットを向上することができる。
【0050】
次いで、搬送室102から受渡室105に基板を搬送した後、さらに、大気にふれさせることなく、受渡室105から搬送室104aに基板を搬送する。
【0051】
次いで、搬送室104a内に設置されている搬送機構により、基板を成膜室109aまたは成膜室109bに搬送し、陰極を形成する。この陰極は、抵抗加熱を用いた蒸着法により形成される非常に薄い金属膜(MgAg、MgIn、AlLi、CaNなどの合金、または周期表の1族もしくは2族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜)からなる陰極(下層)と、スパッタ法により形成される透明導電膜(ITO(酸化インジウム酸化スズ合金)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等)からなる陰極(上層)と積層膜で形成するとよい。そのため、この製造装置に薄い金属膜を形成する成膜室を配置すると好ましい。
【0052】
以上の工程で図17(A)、図17(B)に示す積層構造の発光素子が形成される。
【0053】
次いで、大気に触れることなく、搬送室104aから成膜室113a、113bに搬送して窒化珪素膜、または窒化酸化珪素膜からなる保護膜を形成する。ここでは、成膜室113a、113b内には、珪素からなるターゲット、または酸化珪素からなるターゲット、または窒化珪素からなるターゲットが備えられている。例えば、珪素からなるターゲットを用い、成膜室雰囲気を窒素雰囲気または窒素とアルゴンを含む雰囲気とすることによって窒化珪素膜を形成することができる。図1では、2つの成膜室113a、113bを設け、ほぼ並行して2枚の基板に保護膜の形成が行えるようにする例を示す。
【0054】
次いで、発光素子が形成された基板を大気に触れることなく、搬送室104aから受渡室107に搬送し、さらに受渡室107から搬送室114に搬送する。次いで、発光素子が形成された基板を搬送室114から第1封止室116a、或いは第2封止室116bに搬送する。なお、第1封止室116a、第2封止室116bでは、後に基板と貼り合わせるため、または、封止するためのシール材を形成する。図1では、2つの封止室116a、116bを設け、ほぼ並行して2枚の基板に貼り合わせ工程が行えるようにする例を示す。
【0055】
封止基板は、第1ストック室130a、第2ストック室130bに外部からセットし、用意される。なお、水分などの不純物を除去するために予め真空中でアニール、例えば、第1ストック室130a、第2ストック室130b内でアニールを行うことが好ましい。そして、封止基板に発光素子が設けられた基板と貼り合わせるためのシール材を形成する場合には、第1ストック室130a、第2ストック室130bでシール材を形成し、シール材を形成した封止基板を第1封止室116a、第2封止室116bに搬送する。なお、第1封止室116a、第2封止室116bにおいて、封止基板に乾燥剤を設けてもよい。また、封止基板ストック室130a、130bに蒸着の際に使用する蒸着マスクをストックしてもよい。
【0056】
次いで、発光素子が設けられた基板の脱ガスを行うため、真空または不活性雰囲気中でアニールを行った後、シール材が設けられた封止基板と、発光素子が形成された基板とを貼り合わせる。また、密閉された空間には窒素または不活性気体を充填させる。なお、ここでは、封止基板にシール材を形成した例を示したが、特に限定されず、発光素子が形成された基板にシール材を形成してもよい。
【0057】
次いで、貼り合わせた一対の基板を封止室116a、116bに設けられた紫外線照射機構によってUV光を照射してシール材を硬化させる。なお、ここではシール材として紫外線硬化+熱硬化樹脂を用いたが、接着材であれば特に限定されず、紫外線のみで硬化樹脂などを用いればよい。
【0058】
また、密閉された空間に不活性気体を充填するのではなく、樹脂を充填してもよい。下面出射型の場合、陰極が光を通過しないため、充填する樹脂材料は特に限定されず紫外線硬化樹脂や不透明な樹脂を用いてもよいが、上面出射型の場合には、紫外線が陰極を通過してEL層にダメージを与えるため紫外線硬化性の樹脂は使えない。従って、上面出射型の場合、充填する樹脂として熱硬化する透明な樹脂を用いることが好ましい。
【0059】
次いで、貼り合わせた一対の基板を封止室116から搬送室114、そして搬送室114から取出室119に搬送して取り出す。
【0060】
また、取出室119から取り出した後、加熱を行ってシール材を硬化させる。上面出射型とし、熱硬化性樹脂を充填した場合、シール材を硬化させる加熱処理と同時に硬化させることができる。
【0061】
以上のように、図1に示した製造装置を用いることで完全に発光素子を密閉空間に封入するまで大気に曝さずに済むため、信頼性の高い発光装置を作製することが可能となる。なお、搬送室114においては、真空と、大気圧での窒素雰囲気とを繰り返すが、搬送室102、104a、108は常時、真空が保たれることが望ましい。
【0062】
なお、ここでは図示しないが、基板を個々の処理室に移動させる経路を制御して全自動化を実現するコントロール制御装置を設けている。
【0063】
また、図1に示す製造装置に、陽極として透明導電膜が形成された基板を搬入し、上記積層構造による発光方向とは逆方向である発光素子(有機化合物を含む層において生じた発光を透明電極である陽極からTFTの方へ取り出す構造、ここでは下面出射構造とよぶ)を形成することも可能である。
【0064】
また、陽極および陰極をともに透明または半透明材料で構成した場合、有機化合物を含む層において生じた発光を上面および下面の両方に取り出す構造、ここでは両面出射構造とよぶ)を形成することも可能である。
【0065】
また、図21は、2種類のサイズの異なる基板を同時に並行して素子の作製を行う場合、取り出し室は複数必要となってくるため、取り出し室を2つとし、さらにマスクストック室、塗布室を設けた例である。なお、図1と同一の符号を用いている。
【0066】
図21中、100tはゲート、1003は塗布室、1013はマスクストック室、1019a、1019bは取り出し室である。
【0067】
なお、マスクストック室1013は、蒸着の際に使用する蒸着マスクをストックする場所であり、適宜、蒸着を行う際に各成膜室に蒸着マスク搬送し、セットする。特にマスクが大面積になると設置室にストックすることが大変になるため、図21のようにマスクストック室を別途設けることが好ましい。また、マスクストック室1013には蒸着マスク以外、例えば基板もストックできるようにしてもよい。
【0068】
また、塗布室1003では、インクジェット法やスピンコート法などで高分子材料からなる層を形成してもよい。例えば、第1の電極(陽極)上に、正孔注入層(陽極バッファー層)として作用するポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ショウノウスルホン酸水溶液(PANI/CSA)、PTPDES、Et−PTPDEK、またはPPBAなどを全面に塗布、焼成してもよい。
【0069】
また、スピンコート法によりPEDOT/PSSを成膜した場合、全面に成膜されるため、基板の端面や周縁部、端子部、陰極と下部配線との接続領域などは選択的に除去することが好ましく、例えば前処理室103aでマスクを用いたOアッシングなどにより除去することが好ましい。
【0070】
(実施の形態2)
基板と蒸着源とが相対的に移動することを特徴とする成膜装置を図8(A)〜図8(C)に示す。図8(A)はX方向断面図(A−A’点線における断面)、図8(B)はY方向断面図(B−B’点線における断面)、図8(C)は上面図である。なお、図8(A)〜図8(C)は蒸着途中のものを示す。
【0071】
図8(A)〜図8(C)に示される成膜装置は、蒸着内において、蒸着材料が封入された容器を設置した蒸着源ホルダが、基板に対してあるピッチで移動する、または蒸着源に対して基板があるピッチで移動することを特徴とする。また、昇華した蒸着材料の端(すそ)が重なる(オーバーラップさせる)ように、蒸着源ホルダをあるピッチで移動させると好ましい。
【0072】
この蒸着源ホルダは、単数でも複数でもよいが、EL層の積層膜ごとに設けると効率よく連続的に蒸着することができる。また蒸着源ホルダに設置される容器は単数でも複数でもよく、また同一の蒸着材料が封入された容器を複数設置してもよい。なお、異なる蒸着材料を有する容器を設置した場合には、昇華した蒸着材料が混合された状態で基板に成膜することができる(これを共蒸着という)。
【0073】
図8(A)〜図8(C)において、成膜室11は、基板ホルダ12と、蒸着シャッター15が設置された蒸着源ホルダ17と、蒸着源ホルダを移動させる手段(図示しない)と、減圧雰囲気にする手段とを有する。そして、成膜室11には、基板13と、蒸着マスク14とが設置される。また、CCDカメラ(図示しない)を用いて蒸着マスクのアライメントを確認するとよい。蒸着源ホルダ17には蒸着材料18が封入された容器が設置されている。この成膜室11は、減圧雰囲気にする手段により、真空度が5×10−3Torr(0.665Pa)以下、好ましくは10−4〜10−6Paまで真空排気される。
【0074】
また蒸着の際、抵抗加熱により、蒸着材料は予め昇華(気化)されており、蒸着時にシャッター15が開くことにより基板13の方向へ飛散する。蒸発した蒸発材料19は、上方に飛散し、蒸着マスク14に設けられた開口部を通って基板13に選択的に蒸着される。なお、PCなどの制御機器により成膜速度、蒸着源ホルダの移動速度、及びシャッターの開閉を制御できるようにしておくと良い。この蒸着源ホルダの移動速度により蒸着速度を制御することが可能となる。
【0075】
また図示しないが、成膜室11に設けられた水晶振動子により蒸着膜の膜厚を測定しながら蒸着することができる。この水晶振動子を用いて蒸着膜の膜厚を測定する場合、水晶振動子に蒸着された膜の質量変化を、共振周波数の変化として測定することができる。
【0076】
図8(A)〜図8(C)に示す蒸着装置においては、蒸着の際、基板13と蒸着源ホルダ17との間隔距離dを代表的には30cm以下、好ましくは20cm以下、さらに好ましくは5cm〜15cmに狭め、蒸着材料の利用効率及びスループットを格段に向上させている。
【0077】
上記蒸着装置において、蒸着源ホルダ17は、容器(代表的にはルツボ)と、容器の外側に均熱部材を介して配設されたヒータと、このヒータの外側に設けられた断熱層と、これらを収納した外筒と、外筒の外側に旋回された冷却パイプと、ルツボの開口部を含む外筒の開口部を開閉する蒸着シャッター15とから構成されている。なお、該ヒータが容器に固定された状態で搬送できる容器であってもよい。また容器とは、BNの焼結体、BNとAlNの複合焼結体、石英、またはグラファイトなどの材料で形成された、高温、高圧、減圧に耐えうるものとなっている。
【0078】
また、蒸着源ホルダ17は、水平を保ったまま、成膜室11内をX方向またはY方向に移動可能な機構が設けられている。ここでは蒸着源ホルダ17を二次元平面で図9(A)または図9(B)に示したように蒸着源ホルダをジグザグに移動させる。また、蒸着源ホルダ17の移動ピッチも絶縁物の間隔に適宜、合わせればよい。なお、絶縁物10は第1の電極21の端部を覆うようにストライプ状に配置されている。
【0079】
なお、図9(A)及び図9(B)において、蒸着源ホルダA、B、C、Dが移動を開始するタイミングは、前の蒸着源ホルダが停止した後でもよいし、停止する前であってもよい。例えば、蒸着ホルダAにホール輸送性を有する有機材料をセットし、蒸着ホルダBに発光層となる有機材料をセットし、蒸着ホルダCに電子輸送性を有する有機材料をセットし、蒸着ホルダDに陰極バッファとなる材料をセットすれば、同一チャンバー内でこれらの材料層を連続的に積層することができる。また、蒸着された膜が固化する前に、次の蒸着源ホルダの移動を開始する場合、積層構造を有するEL層において、各膜との界面に蒸着材料が混合された領域(混合領域)を形成することができる。
【0080】
このような、基板と蒸着源ホルダA、B、C、Dとが相対的に移動する本発明により、基板と蒸着源ホルダとの距離を長く設ける必要なく装置の小型化を達成できる。また蒸着装置が小型となるため、昇華した蒸着材料が成膜室内の内壁、または防着シールドへ付着することが低減され、蒸着材料を無駄なく利用することができる。さらに本発明の蒸着方法において、基板を回転させる必要がないため、回転時の基板とマスクのずれを抑制し、且つ、大面積基板に対応可能な蒸着装置を提供することができる。また、蒸着源ホルダが基板に対してX軸方向及びY軸方向に移動する本発明により、蒸着膜を均一に成膜することが可能となる。
【0081】
また、蒸着源ホルダに備えられる有機化合物は必ずしも一つまたは一種である必要はなく、複数であってもよい。例えば、蒸着源ホルダに発光性の有機化合物として備えられている一種類の材料の他に、ドーパントとなりうる別の有機化合物(ドーパント材料)を一緒に備えておいても良い。蒸着させる有機化合物層として、ホスト材料と、ホスト材料よりも励起エネルギーが低い発光材料(ドーパント材料)とで構成し、ドーパントの励起エネルギーが、正孔輸送性領域の励起エネルギーおよび電子輸送層の励起エネルギーよりも低くなるように設計することが好ましい。このことにより、ドーパントの分子励起子の拡散を防ぎ、効果的にドーパントを発光させることができる。また、ドーパントがキャリアトラップ型の材料であれば、キャリアの再結合効率も高めることができる。また、三重項励起エネルギーを発光に変換できる材料をドーパントとして混合領域に添加した場合も本発明に含めることとする。また、混合領域の形成においては、混合領域に濃度勾配をもたせてもよい。
【0082】
さらに、一つの蒸着源ホルダに備えられる有機化合物を複数とする場合、互いの有機化合物が混ざりあうように蒸発する方向を被蒸着物の位置で交差するように斜めにすることが望ましい。また、共蒸着を行うため、蒸着源ホルダに、4種の蒸着材料(例えば、蒸着材料aとしてホスト材料2種類、蒸着材料bとしてドーパント材料2種類)を備えてもよい。また、画素サイズが小さい場合(或いは各絶縁物の間隔が狭い場合)には、容器内部を4分割して、それぞれを適宜蒸着させる共蒸着を行うことにより、精密に成膜することができる。
【0083】
また、基板13と蒸着源ホルダ17との間隔距離dを代表的には30cm以下、好ましくは5cm〜15cmに狭めるため、蒸着マスク14も加熱される恐れがある。従って、蒸着マスク14は、熱によって変形されにくい低熱膨張率を有する金属材料(例えば、タングステン、タンタル、クロム、ニッケルもしくはモリブデンといった高融点金属もしくはこれらの元素を含む合金、ステンレス、インコネル、ハステロイといった材料)を用いることが望ましい。例えば、ニッケル42%、鉄58%の低熱膨張合金などが挙げられる。また、加熱される蒸着マスクを冷却するため、蒸着マスクに冷却媒体(冷却水、冷却ガス)を循環させる機構を備えてもよい。
【0084】
また、マスクに付着した蒸着物をクリーニングするため、プラズマ発生手段により、成膜室内にプラズマを発生させ、マスクに付着した蒸着物を気化させて成膜室外に排気することが好ましい。そのため、マスクとは別途電極を設け、いずれか一方に高周波電源20が接続されている。
【0085】
また、成膜室はAr、H、F、NF、またはOから選ばれた一種または複数種のガスを導入するガス導入手段と、気化させた蒸着物を排気する手段とを有している。上記構成により、メンテナンス時に成膜室内を大気にふれることなくクリーニングすることが可能となる。
【0086】
例えば、クリーニングを行うには、チャンバー内を窒素置換してから真空排気を行い、マスクと電極(基板シャッター)との間にプラズマが発生するように、いずれか一方に高周波電源(13.56MHz)を接続すればよい。例えば、アルゴンと水素をそれぞれ流量30sccmで導入して安定したら、800WのRF電力を投入してプラズマを発生させればよく、マスクとチャンバー内壁をクリーニングすることができる。
【0087】
また、成膜室11には、成膜室内を真空にする真空排気処理室と連結されている。真空排気処理室としては、磁気浮上型のターボ分子ポンプ、クライオポンプ、またはドライポンプが備えられている。これにより成膜室11の到達真空度を10−5〜10−6Paにすることが可能であり、さらにポンプ側および排気系からの不純物の逆拡散を制御することができる。成膜室11に不純物が導入されるのを防ぐため、導入するガスとしては、窒素や希ガス等の不活性ガスを用いる。導入されるこれらのガスは、装置内に導入される前にガス精製機により高純度化されたものを用いる。従って、ガスが高純度化された後に成膜室11に導入されるようにガス精製機を備えておく必要がある。これにより、ガス中に含まれる酸素や水、その他の不純物を予め除去することができるため、成膜室11にこれらの不純物が導入されるのを防ぐことができる。
【0088】
また、基板ホルダ12は永久磁石を備えており、金属からなる蒸着マスクを磁力で固定しており、その間に挟まれる基板13も固定されている。ここでは、蒸着マスクが基板13と密接している例を示したが、ある程度の間隔を有して固定する基板ホルダや蒸着マスクホルダを適宜設けてもよい。
【0089】
以上のような蒸着源ホルダが移動する機構を有する成膜室により、基板と蒸着源ホルダとの距離を長くする必要がなく、蒸着膜を均一に成膜することが可能となる。
【0090】
(実施の形態1)
ここでは、蒸着材料を封入する容器と、その周辺の蒸着源ホルダの構成について図10(A)、図10(B)を用いて詳述する。なお、図10(A)、図10(B)では、シャッターが開いた状態を示している。
【0091】
図10(A)には、蒸着源ホルダ304に設置された一つの容器周辺の断面図を示しており、蒸着源ホルダに設けられた加熱手段303と、加熱手段の電源307と、容器の蒸着材料302と、容器内に設けられたフィルター305と、容器の上部に設けられた開口部上方に配置されたシャッター306と、が記載される。また、加熱手段とは、抵抗加熱、高周波、レーザー等を用いればよく、具体的には電気コイルを用いればよい。
【0092】
そして、加熱手段303により加熱された蒸着材料302は昇華し、昇華された蒸着材料は、容器の開口部から上方へ上昇していく。このとき、ある一定(フィルターの目)以上の大きさを有する昇華された材料は、容器内に設けられたフィルター305を通過することができず、容器内へ戻り、再度昇華される。また、フィルター305を導電性の高い材料で形成し、加熱手段(図示しない)により加熱してもよい。この加熱により、フィルターへの蒸着材料の固化、付着を防止することができる。
【0093】
このようなフィルターを設ける構成の容器により、大きさの揃った蒸着材料が蒸着するため、成膜速度の制御や、均一な膜厚を得ることができ、均一でむらのない蒸着を行うことができる。もちろん、均一でむらのない蒸着が可能の場合は、必ずしもフィルターを設ける必要はない。なお、容器の形状は図10(A)に限定されるものではない。
【0094】
次に、図10(B)を参照して、図10(A)と異なる構成の蒸着材料が封入された容器について説明する。
【0095】
図10(B)をみると、蒸着源ホルダに設置された容器311と、容器内の蒸着材料312と、蒸着源ホルダに設けられた第1の加熱手段313と、第1の加熱手段の電源318と、容器の開口部上に配置されたシャッター317と、開口部上方に設けられた板316と、フィルターを囲むように設けられた第2の加熱手段314と、第2の加熱手段の電源319と、が記載される。
【0096】
そして、第1の加熱手段313により加熱された蒸着材料312は昇華し、昇華された蒸着材料は、容器311の開口部から上方へ上昇していく。このとき、ある一定以上の大きさを有する昇華された材料は、容器の開口部上方に設けられた板316と第2の加熱手段314との間を通過することができず、板316と衝突し、容器内へ戻る。そして、板316は第2の加熱手段314により加熱されるため、板316への蒸着材料の固化、付着を防止することができる。さらに、板316は導電性の高い材料で形成することが好ましい。
【0097】
また、第1の加熱手段313による加熱温度(T)は、材料の昇華温度(T)より高い温度を与えるが、第2の加熱手段314による加熱温度(T)は第1の加熱手段より低温で構わない。これは、一度昇華した蒸着材料は、昇華されやすいため、実際の昇華温度をかけなくとも昇華するからである。すなわち、各加熱温度はT≧T>Tとなればよい。
【0098】
このような、板の周りに加熱手段を設ける構成の容器により、大きさの揃った蒸着材料が昇華し、また昇華された材料は、加熱手段の近くを通過していくため、板への蒸着材料の付着が低減され、さらに成膜速度の制御や、均一な膜厚を得ることができ、均一でむらのない蒸着を行うことができる。もちろん、均一でむらのない蒸着が可能の場合は、必ずしも板を設ける必要はない。また、容器の形状は図10(A)、図10(B)に限定されるものではなく、例えば、図11(A)、図11(B)に示すような形状でもよい。
【0099】
図11(A)は、蒸着源ホルダ404に加熱手段402が設けられた例であり、容器の開口部が上に向かって狭くなっている容器403、405の形状例の断面図が記載される。また開口部の広い容器に、精製した蒸着材料を封入後、蓋等を用いて図11(A)に示す容器403、405の形状としても構わない。そして、上に向かって狭くなっている容器の開口部の直径を、成膜したい蒸着材料の大きさとしておけば、フィルターと同様の効果を得ることができる。
【0100】
また、図11(B)には、容器に加熱手段412が設けられた例を示す。容器413、415の形状は図11(A)と同様であるが、容器自体に加熱手段412が設けられている。そして、この加熱手段の電源は蒸着源ホルダに設置した段階でオン状態となるよう設計すればよい。このような容器自体に加熱手段が設けられた構成により、加熱しづらい形状の開口部を有する容器であっても、十分に蒸着材料に熱を与えることができる。
【0101】
次に蒸着源ホルダの具体的な構成について図12を用いて説明する。図12(A)及び(B)は蒸着源ホルダの拡大図を示す。
【0102】
図12(A)は、蒸着源ホルダ502に蒸着材料が封入された4つの容器501を格子状に設け、各容器上にシャッター503を設けた構成例であり、図12(B)は蒸着源ホルダ512に蒸着材料が封入された4つの容器511を直線状に設け、各容器上にシャッター513を設けたの構成例である。
【0103】
図12(A)または(B)に記載の蒸着源ホルダ502、512に、同一材料が封入された容器501、511を複数設置してもよく、単数の容器を設置しても構わない。また異なる蒸着材料(例えば、ホスト材料とゲスト材料)が封入された容器を設置して共蒸着を行ってもよい。そして上述したように、容器を加熱することにより蒸着材料が昇華し、基板に成膜が行われる。
【0104】
また、図12(A)または(B)のように、各容器の上方にシャッター503、513を設け、昇華した蒸着材料を成膜するか否かを制御するとよい。またシャッターは、全容器の上方に一つのみ設けても構わない。またこのシャッターにより、成膜しない蒸着源ホルダ、すなわち待機している蒸着源ホルダへの加熱を止めることなく、不要な蒸着材料が昇華し、飛散することを低減できる。なお、蒸着源ホルダの構成は図12に限定されるものではなく、実施者が適宜設計すればよい。
【0105】
以上のような蒸着源ホルダ及び容器により、蒸着材料を効率よく昇華でき、
さらに蒸着材料の大きさが揃った状態で成膜が行えるため、均一でむらのない蒸着膜が形成される。また、蒸着源ホルダに複数の蒸着材料を設置できるため、容易に共蒸着を行うことができる。また、EL層の膜ごとに成膜室を移動せず、目的に応じたEL層を一度に形成することができる。
【0106】
(実施の形態2)
次に、上述したような容器に精製した蒸着材料を封入し、搬送後、その容器を直接成膜装置である蒸着装置に設置し、蒸着を行う製造方法のシステムについて、図13を用いて説明する。
【0107】
図13には、蒸着材料である有機化合物材料を生産、精製している製造者(代表的には材料メーカー)618と、蒸着装置を有する発光装置メーカーであり、発光装置の製造者(代表的には生産工場)619における製造システムが記載される。
【0108】
まず発光装置メーカー619から材料メーカー618に発注610を行う。材料メーカー618は発注610に基づいて、蒸着材料を昇華精製し、第1の容器611へ高純度に精製された粉末状の蒸着材料612を封入する。その後、材料メーカー618が第1の容器の内部または外部に余分な不純物が付着しないように大気から隔離し、清浄環境室内で汚染から防ぐための第2の容器621a及び621bへ第1の容器611を収納し、密閉する。密閉する際には、第2の容器621a及び621bの内部は、真空、または窒素などの不活性ガスで充填することが好ましい。なお、超高純度の蒸着材料612を精製または収納する前に第1の容器611および第2の容器621a及び621bをクリーニングしておくことが好ましい。また、第2の容器621a及び621bは、酸素や水分の混入をブロックするバリア性を備えた包装フィルムであってもよいが、自動で取り出し可能とするため、筒状、または箱状の頑丈な遮光性を有する容器とすることが好ましい。
【0109】
その後、第1の容器611は第2の容器621a及び621bに密閉されたままの状態で、材料メーカー618から発光装置メーカー619に搬送617される。
【0110】
発光装置メーカー619では、第1の容器611は第2の容器621a及び621bに密閉されたままの状態で、真空排気可能な処理室613に直接導入される。なお、処理室613は内部に加熱手段614、基板保持手段(図示しない)が設置されている蒸着装置である。
【0111】
その後、処理室613内を真空排気して酸素や水分が極力低減されたクリーンな状態にした後、真空を破ることなく、第2の容器621a及び621bから第1の容器611を取り出し、第1の容器611を加熱手段614に接して設置し、蒸着源を用意することができる。なお、処理室613には被蒸着物(ここでは基板)615が第1の容器611に対向するように設置される。
【0112】
次いで、加熱手段614によって蒸着材料に熱を加えて被蒸着物615の表面に蒸着膜616を形成する。こうして得られた蒸着膜616は不純物を含まず、この蒸着膜616を用いて発光素子を完成させた場合、高い信頼性と高い輝度を実現することができる。
【0113】
また成膜後、第1の容器611に残留した蒸着材料を、発光装置メーカー619において昇華精製してもよい。成膜後に第1の容器611を第2の容器621a及び621bへ設置し、処理室613から取り出し、昇華精製を行う精製室へ搬送する。そこで、残留した蒸着材料を昇華精製し、別の容器へ高純度に精製された粉末上の蒸着材料を封入する。その後、第2の容器で密閉した状態で処理室613へ搬送し、蒸着処理を行う。このとき、残留した蒸着材料を精製する温度(T3)と、上昇している蒸着材料周囲の温度(T4)と、昇華精製された蒸着材料周囲の温度(T5)との関係は、T3>T4>T5を満たすと好ましい。すなわち、昇華精製する場合、昇華精製される蒸着材料を封入する容器側に向かって温度を低くしておくと、対流が生じ、効率よく昇華精製を行うことができる。なお、昇華精製を行う精製室は、処理室613に接して設け、密閉用の第2の容器を使用せずに、昇華精製された蒸着材料を搬送してもよい。
【0114】
以上のように、第1の容器611は一度も大気に触れることなく処理室613である蒸着チャンバーに設置され、材料メーカーで蒸着材料612を収納した段階での純度を維持したまま、蒸着を行うことを可能とする。従って本発明により、全自動化してスループットを向上させる製造システムを実現するとともに、材料メーカー618で精製した蒸着材料612への不純物混入を避けることが可能な一貫したクローズドシステムを実現することが可能となる。更に、発注に基づいて材料メーカーで第1の容器611に直接蒸着材料612を収納するため、必要な量だけを発光装置メーカーに提供し、比較的高価な蒸着材料を効率よく使用することができる。なお、第1の容器や第2の容器は再利用することができ、低コストにもつながる。
【0115】
次に、搬送する容器の形態について図14を用いて具体的に説明する。搬送に用いる上部(621a)と下部(621b)に分かれる第2の容器は、第2の容器の上部に設けられた第1の容器を固定するための固定手段706と、固定手段に加圧するためのバネ705と、第2の容器の下部に設けられた第2の容器を減圧保持するためガス経路となるガス導入口708と、上部容器621aと下部容器621bとを固定するOリング707と、留め具702と有している。この第2の容器内には、精製された蒸着材料が封入された第1の容器611が設置されている。なお、第2の容器はステンレスを含む材料で形成され、第1の容器はチタンを有する材料で形成するとよい。
【0116】
材料メーカーにおいて、第1の容器611に精製した蒸着材料を封入する。そして、Oリング707を介して第2の上部621aと下部621bとを合わせ、留め具702で上部容器621aと下部容器621bとを固定し、第2の容器内に第1の容器611を密閉する。その後、ガス導入口708を介して第2の容器内を減圧し、更に窒素雰囲気に置換し、バネ705を調節して固定手段706により第1の容器611を固定する。なお、第2の容器内に乾燥剤を設置してもよい。このように第2の容器内を真空や減圧、窒素雰囲気に保持すると、蒸着材料へのわずかな酸素や水の付着でさえ防止することができる。
【0117】
この状態で発光装置メーカー619へ搬送され、第1の容器611を直接処理室613へ設置する。その後、加熱により蒸着材料は昇華し、蒸着膜616の成膜が行われる。
【0118】
次に、図15および図16を用いて、第2の容器に密閉されて搬送される第1の容器を成膜室へ設置する機構を説明する。なお、図15および図16は第1の容器の搬送途中を示すものである。
【0119】
図15(A)は、第1の容器または第2の容器を載せる台804と、蒸着源ホルダ803と、台804と蒸着源ホルダ803とを載せる回転台807と、第1の容器を搬送するための搬送手段802とを有する設置室805の上面図が記載され、図15(B)は設置室の斜視図が記載される。また、設置室805は成膜室806と隣り合うように配置され、ガス導入口を介して雰囲気を制御する手段により設置室の雰囲気を制御することが可能である。なお、本発明の搬送手段は、図15に記載されるように第1の容器の側面を挟んで搬送する構成に限定されるものではなく、第1の容器の上方から、該第1の容器を挟んで(つまんで)搬送する構成でも構わない。
【0120】
このような設置室805に、留め具702を外した状態で第2の容器を台804上に配置する。次いで、雰囲気を制御する手段により、設置室805内を減圧状態とする。設置室内の圧力と第2の容器内の圧力とが等しくなるとき、容易に第2の容器は開封できる状態となる。そして搬送手段802により、第2容器の上部621aを取り外し、第1の容器611は蒸着源ホルダ803に設置される。なお図示しないが、取り外した上部621aを配置する箇所は適宜設けられる。そして、蒸着源ホルダ803は設置室805から成膜室806へ移動する。
【0121】
その後、蒸着源ホルダ803に設けられた加熱手段により、蒸着材料は昇華され、成膜が開始される。この成膜時に、蒸着源ホルダ803に設けられたシャッター(図示しない)が開くと、昇華した蒸着材料は基板の方向へ飛散し、基板に蒸着され、発光層(正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層を含む)が形成される。
【0122】
そして、蒸着が完了した後、蒸着源ホルダ803は設置室805に戻り、搬送手段802により、蒸着源ホルダ803に設置された第1の容器611は、台804に設置された第2の容器の下部容器(図示しない)に移され、上部容器621aにより密閉される。このとき、第1の容器と、上部容器621aと、下部容器とは、搬送された組み合わせで密閉することが好ましい。この状態で、設置室805を大気圧とし、第2の容器を設置室から取り出し、留め具702を固定して材料メーカー618へ搬送される。
【0123】
次に、図15とは異なる第2の容器に密閉されて搬送される複数の第1の容器を複数の蒸着源ホルダに設置する機構を、図16を用いて説明する。
【0124】
図16(A)は、第1の容器または第2の容器を載せる台904と、複数の蒸着源ホルダ903と、第1の容器を搬送するための複数の搬送手段902と、回転台907とを有する設置室905の上面図が記載され、図16(B)は設置室905の斜視図が記載される。また、設置室905は成膜室906と隣り合うように配置され、ガス導入口を介して雰囲気を制御する手段により設置室の雰囲気を制御することが可能である。
【0125】
このような回転台907や複数の搬送手段902により、複数の第1の容器611を複数の蒸着源ホルダ903に設置し、成膜が完了した複数の蒸着源ホルダから複数第1の容器を台904に移す作業を効率よく行うことができる。このとき、第1の容器は搬送されてきた第2の容器に設置されることが好ましい。
【0126】
なお、蒸着を開始する蒸着源ホルダと、蒸着が終了した蒸着源ホルダとの搬送を効率よくおこなうため、回転台907は回転する機能を有するとよい。回転台907は上記構成に限定されるものではなく、回転台907が左右に移動する機能を有し、成膜室906に配置される蒸着源ホルダへ近づいた段階で、移動手段902により、複数の第1の容器を蒸着源ホルダに設置してもよい。
【0127】
以上のような蒸着装置で形成された蒸着膜は、不純物を極限まで低くすることができ、この蒸着膜を用いて発光素子を完成させた場合、高い信頼性や輝度を実現することができる。またこのような製造システムにより、材料メーカーで封入された容器を直接蒸着装置に設置できるため、蒸着材料が酸素や水の付着を防止でき、今後のさらなる発光素子の超高純度化への対応が可能となる。また、蒸着材料の残留を有する容器を再度精製することにより、材料の無駄をなくすことができる。さらに、第1の容器及び第2の容器は再利用することができ、低コスト化を実現することができる。
【0128】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【0129】
(実施例)
[実施例1]
本実施例では、絶縁表面を有する基板上にTFTを形成し、さらに発光素子であるEL素子を形成する例を図17に示す。本実施例では画素部においてEL素子と接続される一つのTFTの断面図を示す。
【0130】
まず、絶縁表面を有する基板200上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜の積層からなる下地絶縁膜201を形成する。ここでは下地絶縁膜201として2層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または2層以上積層させた構造を用いても良い。下地絶縁膜の一層目としては、プラズマCVD法を用い、SiH、NH、及びNOを反応ガスとして成膜される酸化窒化シリコン膜を10〜200nm(好ましくは50〜100nm)形成する。ここでは、膜厚50nmの酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O=27%、N=24%、H=17%)を形成する。次いで、下地絶縁膜のニ層目としては、プラズマCVD法を用い、SiH及びNOを反応ガスとして成膜される酸化窒化シリコン膜を50〜200nm(好ましくは100〜150nm)の厚さに積層形成する。ここでは、膜厚100nmの酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)を形成する。
【0131】
次いで、下地膜上に半導体層を形成する。半導体層は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により成膜した後、結晶化処理(レーザー結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等)を行って得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして形成する。この半導体層の厚さは25〜80nm(好ましくは30〜60nm)の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム合金などで形成すると良い。
【0132】
また、レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を作製する場合には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやYAGレーザー、YVOレーザーを用いることができる。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放射されたレーザー光を光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数30Hzとし、レーザーエネルギー密度を100〜400mJ/cm(代表的には200〜300mJ/cm)とする。また、YAGレーザーを用いる場合にはその第2高調波を用いパルス発振周波数1〜10kHzとし、レーザーエネルギー密度を300〜600mJ/cm(代表的には350〜500mJ/cm)とすると良い。そして幅100〜1000μm、例えば400μmで線状に集光したレーザー光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わせ率(オーバーラップ率)を50〜98%として行えばよい。
【0133】
次いで、フッ酸を含むエッチャントで半導体層の表面を洗浄し、半導体層を覆うゲート絶縁膜202を形成する。ゲート絶縁膜202はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを40〜150nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマCVD法により115nmの厚さで酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)で形成する。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【0134】
次いで、ゲート絶縁膜202の表面を洗浄した後、ゲート電極210を形成する。
【0135】
次いで、半導体にp型を付与する不純物元素(Bなど)、ここではボロンを適宜添加して、ソース領域211及びドレイン領域212を形成する。添加した後、不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、またはレーザー光の照射を行う。また、活性化と同時にゲート絶縁膜へのプラズマダメージやゲート絶縁膜と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。特に、室温〜300℃の雰囲気中において、表面または裏面からエキシマレーザーを用いて不純物元素を活性化させる。またYAGレーザーの第2高調波を照射して活性化させてもよく、YAGレーザーはメンテナンスが少ないため好ましい活性化手段である。
【0136】
以降の工程は、水素化を行った後、有機材料または無機材料からなる(例えば、感光性有機樹脂からなる)絶縁物213aを形成し、その後、窒化アルミニウム膜、AlNで示される窒化酸化アルミニウム膜、または窒化珪素膜からなる第1の保護膜213bを形成する。なお、AlNで示される膜は、AlNまたはAlからなるターゲットを用いたRFスパッタ法により、前記ガス導入系から酸素または窒素または希ガスを導入して成膜すればよい。AlNで示される層中に窒素を数atm%以上、好ましくは2.5atm%〜47.5atm%含む範囲であればよく、酸素を47.5atm%以下、好ましくは、0.01〜20atm%未満であればよい。次いで、ソース領域、またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。次いで、ソース電極(配線)215、ドレイン電極214を形成してTFT(pチャネル型TFT)を完成させる。このTFTがOLED(Organic Light Emitting Device)に供給する電流を制御するTFTとなる。
【0137】
また、本実施例のTFT構造に限定されず、必要があればチャネル形成領域とドレイン領域(またはソース領域)との間にLDD領域を有する低濃度ドレイン(LDD:Lightly Doped Drain)構造としてもよい。この構造はチャネル形成領域と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領域またはドレイン領域との間に低濃度に不純物元素を添加した領域を設けたものであり、この領域をLDD領域と呼んでいる。さらにゲート絶縁膜を介してLDD領域をゲート電極と重ねて配置させた、いわゆるGOLD(Gate−drain Overlapped LDD)構造としてもよい。なお、ゲート電極を積層構造とし、上部ゲート電極と、下部ゲート電極とのテーパ角を異なるようにエッチングし、ゲート電極をマスクとしたセルフアラインでLDD構造やGOLD構造を形成すると好ましい。
【0138】
また、本実施例ではpチャネル型TFTを用いて説明したが、p型不純物元素に代えてn型不純物元素(P、As等)を用いることによってnチャネル型TFTを形成することができることは言うまでもない。
【0139】
また、本実施例ではトップゲート型TFTを例として説明したが、TFT構造に関係なく本発明を適用することが可能であり、例えばボトムゲート型(逆スタガ型)TFTや順スタガ型TFTに適用することが可能である。
【0140】
次いで、画素部において、ドレイン領域と接する接続電極に接する第1の電極217をマトリクス状に配置する。この第1の電極217は、発光素子の陽極または陰極となる。次いで、第1の電極217の端部を覆う絶縁物(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる)216を形成する。
【0141】
絶縁物216は、感光性の有機樹脂を用いる。例えば、絶縁物216の材料としてネガ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物216の上端部に第1の曲率半径を有する曲面を有し、前記絶縁物の下端部に第2の曲率半径を有する曲面を有しており、前記第1の曲率半径および前記第2の曲率半径は、0.2μm〜3μmとすることが好ましい。次いで、画素部に有機化合物を含む層218を形成し、その上に第2の電極219を形成してEL素子を完成させる。この第2の電極219は、EL素子の陰極、または陽極となる。
【0142】
また、第1の電極217の端部を覆う絶縁物216を窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、または窒化珪素膜からなる第2の保護膜で覆ってもよい。
【0143】
例えば、絶縁物216の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合例を図17(B)に示す。ポジ型の感光性アクリルを用いた絶縁物316aの上端部のみに曲率半径を有する曲面を有しており、さらにこの絶縁物316aを窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、または窒化珪素膜からなる第2の保護膜316bで覆う。
【0144】
次に、第1の電極217を陽極とする場合、第1の電極217の材料として、仕事関数の大きい金属(Pt、Cr、W、Ni、Zn、Sn、In)を用い、端部を絶縁物(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる)216や316で覆った後、実施の形態1乃至3で示した蒸着源ホルダと成膜室とを有する蒸着装置を用いて、絶縁物216や316に合わせて蒸着源を移動させながら蒸着を行う。例えば、真空度が5×10−3Torr(0.665Pa)以下、好ましくは10−4〜10−6Paまで真空排気された成膜室で蒸着を行う。蒸着の際、抵抗加熱により、予め有機化合物は気化されており、蒸着時にシャッターが開くことにより基板の方向へ飛散する。気化された有機化合物は、上方に飛散し、メタルマスクに設けられた開口部を通って基板に蒸着され、発光層(正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層を含む)が形成される。
【0145】
また蒸着法により発光素子全体として白色を示す有機化合物を含む層を形成する場合、各発光層を積層することにより形成することができる。例えば、Alq、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたAlq、p−EtTAZ、TPD(芳香族ジアミン)を順次積層することで白色を得ることができる。
【0146】
また、蒸着法を用いる場合、実施の形態3に示したように、成膜室には蒸着材料であるEL材料が予め材料メーカーで収納されている容器(代表的にはルツボ)を設置することが好ましい。設置する際には大気に触れることなく行うことが好ましく、ルツボは第2の容器に密閉した状態のまま成膜室に導入することが好ましい。望ましくは、成膜室に連結して真空排気手段を有するチャンバー(設置室)を備え、そこで真空、または不活性ガス雰囲気で第2の容器からルツボを取り出して、成膜室にルツボを設置する。こうすることにより、ルツボおよび該ルツボに収納されたEL材料を汚染から防ぐことができる。
【0147】
次いで、上記発光層上に、第2の電極219を陰極として形成する。この第2の電極219は、仕事関数の小さい金属(Li、Mg、Cs)を含む薄膜と、その上に積層した透明導電膜(ITO(酸化インジウム酸化スズ合金)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等)との積層膜で形成すると好ましい。また、陰極の低抵抗化を図るため、絶縁物216上に補助電極を設けてもよい。こうして得られる発光素子は、白色発光を示す。なお、ここでは蒸着法により有機化合物を含む層218を形成した例を示したが、特に限定されず、塗布法(スピンコート法、インクジェット法など)により形成してもよい。
【0148】
また、本実施例では、有機化合物層として低分子材料からなる層を積層した例を示したが、高分子材料からなる層と、低分子材料からなる層とを積層してもよい。
【0149】
なお、TFTを有するアクティブマトリクス型発光装置は、光の放射方向で2通りの構造が考えられる。一つは、発光素子からの発光が第2の電極を透過して観測者の目に入る構造である。発光素子からの発光が第2の電極を透過して観測者の目に入る構造とする場合であり、上述の工程を用いて作製することができる。
【0150】
もう一つの構造は、発光素子からの発光が第1の電極および基板を透過して観測者の目に入るものである。発光素子からの発光が第1の電極を透過して観測者の目に入る構造とする場合、第1の電極217は透光性を有する材料を用いることが望ましい。例えば、第1の電極217を陽極とする場合、第1の電極217の材料として、透明導電膜(ITO(酸化インジウム酸化スズ合金)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等)を用い、端部を絶縁物(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる)216で覆った後、有機化合物を含む層218を形成し、その上に金属膜(MgAg、MgIn、AlLi、CaF、CaNなどの合金、または周期表の1族もしくは2族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜)からなる第2の電極219を陰極として形成すればよい。陰極形成の際には蒸着による抵抗加熱法を用い、蒸着マスクを用いて選択的に形成すればよい。
【0151】
以上の工程で第2の電極219までを形成した後は、基板200上に形成された発光素子を封止するためにシール剤により封止基板を貼り合わせる。
【0152】
ここで、アクティブマトリクス型発光装置全体の外観図について図18(A)、図18(B)に説明する。なお、図18(A)は、発光装置を示す上面図、図18(B)は図18(A)をA−A’で切断した断面図である。基板1110上にソース信号線駆動回1101と、路、画素部1102と、ゲート信号線駆動回路1103を有している。また、封止基板1104と、シール剤1105と、基板1110とで囲まれた内側は、空間1107になっている。
【0153】
なお、ソース信号線駆動回路1101及びゲート信号線駆動回路1103に入力される信号を伝送するための配線1108は、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリントサーキット)1109からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されないが、このFPCにはプリント配線基盤(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。
【0154】
次に、断面構造について図18(B)を用いて説明する。基板1110上には駆動回路及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路としてソース信号線駆動回路1101と画素部1102が示されている。
【0155】
なお、ソース信号線駆動回路1101はnチャネル型TFT1123とpチャネル型TFT924とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路を形成するTFTは、CMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成してもよい。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
【0156】
また、画素部1102はスイッチング用TFT1111と、電流制御用TFT1112とそのドレインに電気的に接続された第1の電極(陽極)1113を含む複数の画素により形成される。
【0157】
また、第1の電極(陽極)1113の両端には絶縁膜1114が形成され、第1の電極(陽極)1113上には有機化合物を含む層1115が形成される。有機化合物を含む層1115は、実施の形態1及び2で示した蒸着装置を用いて、絶縁膜1114に合わせて蒸着源ホルダを移動させて形成する。さらに、有機化合物を含む層1115上には第2の電極(陰極)1116が形成される。これにより、第1の電極(陽極)1112、有機化合物を含む層1115、及び第2の電極(陰極)1116からなる発光素子1118が形成される。ここでは発光素子1118は白色発光とする例であるので色変換層1131と遮光層(BM)1132からなるカラーフィルター(簡略化のため、ここではオーバーコート層は図示しない)が設けている。
【0158】
なお、図19(A)〜19(B)は、発光素子からの発光が第2の電極を透過して観測者の目に入る構造を示すため、カラーフィルターは封止基板側1104に配置されるが、発光素子からの発光が第1の電極を透過して観測者の目に入る構造の場合、カラーフィルターは基板1110の側に配置すればよい。
【0159】
また、第2の電極(陰極)1116は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線1108を経由してFPC1109に電気的に接続されている。また、絶縁膜1114上には第3の電極(補助電極)1117が形成されており、第2の電極の低抵抗化を実現している。
【0160】
また、基板1110上に形成された発光素子1118を封止するためにシール剤1105により封止基板1104を貼り合わせる。なお、封止基板1104と発光素子1118との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、シール剤1105の内側の空間1107には窒素等の不活性気体が充填されている。なお、シール剤1105としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール剤1105はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、空間1107の内部に酸素や水を吸収する効果をもつ物質を含有させても良い。
【0161】
また、本実施例では封止基板1104を構成する材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、シール剤1105を用いて封止基板1104を接着した後、さらに側面(露呈面)を覆うようにシール剤で封止することも可能である。
【0162】
以上のようにして発光素子を封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【0163】
また、本実施例は実施の形態1乃至4のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
【0164】
(実施例1)
本発明の発光装置を用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。特に、斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末は、視野角の広さが重要視されるため、発光装置を用いることが望ましい。それら電子機器の具体例を図20に示す。
【0165】
図20(A)は発光装置であり、筐体2001、支持台2002、表示部2003、スピーカー部2004、ビデオ入力端子2005等を含む。本発明の発光装置は表示部2003に用いることができる。また本発明により、図20(A)に示す発光装置が完成される。発光装置は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることができる。なお、発光装置は、パソコン用、TV放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用発光装置が含まれる。
【0166】
図20(B)はデジタルスチルカメラであり、本体2101、表示部2102、受像部2103、操作キー2104、外部接続ポート2105、シャッター2106等を含む。本発明の発光装置は表示部2102に用いることができる。また本発明により、図20(B)に示すデジタルスチルカメラが完成される。
【0167】
図20(C)はノート型パーソナルコンピュータであり、本体2201、筐体2202、表示部2203、キーボード2204、外部接続ポート2205、ポインティングマウス2206等を含む。本発明の発光装置は表示部2203に用いることができる。また本発明により、図20(C)に示す発光装置が完成される。
【0168】
図20(D)はモバイルコンピュータであり、本体2301、表示部2302、スイッチ2303、操作キー2304、赤外線ポート2305等を含む。本発明の発光装置は表示部2302に用いることができる。また本発明により、図20(D)に示すモバイルコンピュータが完成される。
【0169】
図20(E)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本体2401、筐体2402、表示部A2403、表示部B2404、記録媒体(DVD等)読み込み部2405、操作キー2406、スピーカー部2407等を含む。表示部A2403は主として画像情報を表示し、表示部B2404は主として文字情報を表示するが、本発明の発光装置はこれら表示部A、B2403、2404に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。また本発明により、図20(E)に示すDVD再生装置が完成される。
【0170】
図20(F)はゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)であり、本体2501、表示部2502、アーム部2503を含む。本発明の発光装置は表示部2502に用いることができる。また本発明により、図20(F)に示すゴーグル型ディスプレイが完成される。
【0171】
図20(G)はビデオカメラであり、本体2601、表示部2602、筐体2603、外部接続ポート2604、リモコン受信部2605、受像部2606、バッテリー2607、音声入力部2608、操作キー2609等を含む。本発明の発光装置は表示部2602に用いることができる。また本発明により、図20(G)に示すビデオカメラが完成される。
【0172】
ここで図20(H)は携帯電話であり、本体2701、筐体2702、表示部2703、音声入力部2704、音声出力部2705、操作キー2706、外部接続ポート2707、アンテナ2708等を含む。本発明の発光装置は表示部2703に用いることができる。なお、表示部2703は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電流を抑えることができる。また本発明により、図20(H)に示す携帯電話が完成される。
【0173】
なお、将来的に発光材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。
【0174】
また、上記電子機器はインターネットやCATV(ケーブルテレビ)などの電子通信回線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増してきている。発光材料の応答速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ましい。
【0175】
【発明の効果】
本発明により、蒸着処理を行う複数の成膜室が連続して配置された製造装置を提供できる。このように、複数の成膜室においてほぼ並行して成膜処理を行うため、発光装置のスループットが向上され、基板1枚当りの処理時間を短縮することができる。
【0176】
また、本発明により、処理枚数が若干減少するものの、製造ラインを一時停止することなく、一つ、またはいくつかの成膜室のメンテナンスを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造装置の一例を示す図。(実施の形態1)
【図2】シーケンスの一例を示す図である。(実施の形態1)
【図3】基板の搬送経路の一例である。(実施の形態1)
【図4】シーケンスの一例を示す図である。(実施の形態1)
【図5】基板の搬送経路の一例である。(実施の形態1)
【図6】シーケンスの一例を示す図である。(実施の形態1)
【図7】2枚の基板の搬送経路の一例である。(実施の形態1)
【図8】本発明の蒸着装置を示す図。(実施の形態2)
【図9】本発明の蒸着装置を示す図。(実施の形態2)
【図10】本発明の容器を示す図。(実施の形態3)
【図11】本発明の容器を示す図。(実施の形態3)
【図12】本発明の蒸着源ホルダを示す図。(実施の形態3)
【図13】本発明の製造システムを示す図。(実施の形態4)
【図14】本発明の搬送容器を示す図。(実施の形態4)
【図15】本発明の蒸着装置を示す図。(実施の形態4)
【図16】本発明の蒸着装置を示す図。(実施の形態4)
【図17】本発明の発光装置を示す図。(実施例1)
【図18】本発明の発光装置を示す図。(実施例1)
【図19】本発明の発光装置を示す図。(実施例1)
【図20】本発明を用いた電子機器の一例を示す図。
【図21】本発明の製造装置の一例を示す図。(実施の形態1)
【図22】従来の蒸着装置を示す図。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a manufacturing apparatus used for forming a material that can be formed by evaporation (hereinafter, referred to as an evaporation material) and a method for manufacturing a light-emitting device represented by an EL element. In particular, the present invention is an effective technique when an organic material is used as a deposition material to manufacture a light-emitting device. Note that a light-emitting device in this specification refers to an image display device, a light-emitting device, or a light source (including a lighting device). Further, a module in which a connector, for example, an FPC (Flexible printed circuit) or TAB (Tape Automated Bonding) tape or a TCP (Tape Carrier Package) is attached to the light emitting device, or a module in which a printed wiring board is provided at the tip of the TAB tape or TCP. Alternatively, all the modules in which an IC (integrated circuit) is directly mounted on a light emitting element by a COG (Chip On Glass) method are included in the light emitting device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, research on a light emitting device having an EL element as a self-luminous element has been actively conducted, and in particular, a light emitting device using an organic material as an EL material has attracted attention. This light emitting device is also called an organic EL display (OELD: Organic EL Display) or an organic light emitting diode (OLED: Organic Light Emitting Diode).
[0003]
Note that the EL element includes a layer containing an organic compound capable of obtaining luminescence (Electro Luminescence) generated by application of an electric field (hereinafter, referred to as an EL layer), an anode, and a cathode. Luminescence of an organic compound includes light emission (fluorescence) when returning from a singlet excited state to a ground state and light emission (phosphorescence) when returning to a ground state from a triplet excited state. The light-emitting device manufactured by the film formation method can be applied to the case where either light emission is used.
[0004]
Unlike a liquid crystal display device, a light emitting device is of a self-luminous type and has a feature that there is no problem of a viewing angle. That is, as a display used outdoors, it is more suitable than a liquid crystal display, and its use in various forms has been proposed.
[0005]
An EL element has a structure in which an EL layer is sandwiched between a pair of electrodes. The EL layer usually has a stacked structure. Typically, a laminated structure of “hole transport layer / light-emitting layer / electron transport layer” is given. This structure has a very high luminous efficiency, and most light-emitting devices currently under research and development adopt this structure.
[0006]
In addition, a hole injection layer / a hole transport layer / a light emitting layer / an electron transport layer, or a hole injection layer / a hole transport layer / a light emitting layer / an electron transport layer / an electron injection layer are stacked in this order on the anode. The structure is also good. The light emitting layer may be doped with a fluorescent dye or the like. Further, these layers may be formed entirely using a low molecular material, or may be formed entirely using a high molecular material.
[0007]
In addition, the EL material forming the EL layer is roughly classified into a low molecular (monomer) material and a high molecular (polymer) material. Of these, the low molecular material is mainly formed by vapor deposition.
[0008]
EL materials are extremely susceptible to deterioration, and are easily oxidized and deteriorated by the presence of oxygen or water. Therefore, a photolithography step cannot be performed after the film formation, and in order to perform patterning, the film needs to be separated at the same time as the film formation using a mask having an opening (hereinafter, referred to as an evaporation mask). Therefore, most of the sublimated organic EL material adhered to the inner wall of the film formation chamber or to the deposition shield (a protection plate for preventing the vapor deposition material from adhering to the inner wall of the film formation chamber). Therefore, it is necessary for the vapor deposition apparatus to periodically perform maintenance such as cleaning to remove deposits on the inner wall of the film formation chamber and the deposition prevention shield. During the maintenance, the production line is temporarily stopped for mass production. Inevitable.
[0009]
Further, in the conventional vapor deposition apparatus, in order to increase the uniformity of the film thickness, the distance between the substrate and the vapor deposition source is widened, and the apparatus itself has been increased in size. Further, as shown in FIG. 22, the conventional vapor deposition apparatus has a structure in which a uniform film is obtained by further rotating the substrate with a distance of 1 m or more between the substrate and the vapor deposition source. Furthermore, since the evaporation apparatus has a structure in which the substrate is rotated, there is a limit to the evaporation apparatus intended for a large-area substrate. In addition, since the distance between the substrate and the evaporation source is wide, the film forming speed is slow, and the time required for exhausting the film in the film forming chamber is long, and the throughput is low.
[0010]
In addition, the conventional vapor deposition apparatus has a very low utilization efficiency of expensive EL materials of about 1% or less, and the manufacturing cost of the light emitting device has been extremely high.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
EL materials are very expensive, and the unit price per gram is several steps higher than the unit price per gram of gold, and it is desired to use them as efficiently as possible. However, the use efficiency of expensive EL materials is low in the conventional vapor deposition apparatus.
[0012]
An object of the present invention is to provide a vapor deposition apparatus and a manufacturing apparatus which enhance the use efficiency of an EL material, are excellent in uniformity, and are excellent in throughput.
[0013]
Since vapor deposition is performed in a vacuum, it takes a long time to evacuate the film formation chamber, or the time required for each process is different for each processing chamber, so it is difficult to design as an automated process. There are limits to improving productivity. In particular, since it takes a long time to deposit and laminate a layer containing an organic compound, there is a limit in reducing the processing time per substrate. Thus, the present invention also has an object to reduce the processing time per substrate.
[0014]
Another object of the present invention is to provide a manufacturing apparatus capable of maintaining a film forming chamber without temporarily stopping a manufacturing line.
[0015]
In addition, the present invention provides, for example, a substrate having a large area such as 320 mm × 400 mm, 370 mm × 470 mm, 550 mm × 650 mm, 600 mm × 720 mm, 680 mm × 880 mm, 1000 mm × 1200 mm, 1100 mm × 1250 mm, 1150 mm × 1300 mm. Thus, a method for efficiently depositing an EL material is provided.
[0016]
Further, the present invention also provides a manufacturing system capable of avoiding contamination of the EL material with impurities.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a multi-chamber type manufacturing apparatus including a plurality of film formation chambers, a first film formation chamber for vapor deposition on a first substrate and a second film formation chamber for vapor deposition on a second substrate are provided. In each of the film forming chambers, a plurality of organic compound layers are stacked in parallel (parallel) to reduce the processing time per substrate. That is, after carrying the first substrate from the transfer chamber into the first film formation chamber, the second substrate is transferred from the transfer chamber to the second film formation chamber while vapor deposition is performed on the first substrate. The substrate is loaded and vapor deposition is performed on the second substrate. In FIG. 1, since four film forming chambers are provided in the transfer chamber 102, as shown in FIG. 6A showing an example of a sequence from the loading of the substrate to the unloading of the substrate, four substrates are transferred to the respective substrates. It is possible to carry into the film formation chamber and perform vapor deposition sequentially and in parallel.
[0018]
In the present invention, at the time of mass production, at least a plurality of vapor deposition chambers and heating chambers are provided in order to match the tact time, and the other chamber having a relatively short processing time may be a single chamber. The present invention enables efficient mass production.
[0019]
Configuration 1 of the invention disclosed in this specification includes:
A manufacturing apparatus having a load chamber, a transfer chamber connected to the load chamber, and a plurality of film formation chambers connected to the transfer chamber,
The plurality of film formation chambers are connected to a vacuum exhaust processing chamber that evacuates the film formation chamber, and includes an alignment unit that aligns a mask and a substrate, a deposition source, and a unit that heats the deposition source. And
In the manufacturing apparatus, at least two of the plurality of film forming chambers perform vapor deposition on a substrate carried into each of the film forming chambers in parallel.
[0020]
In addition, not only a film formation chamber for a layer containing an organic compound, but also a plurality of electrodes (cathode or anode) formed thereon, a film formation chamber for forming a protective film, a sealing chamber, and a plurality of pretreatment chambers are provided. Configuration 2 of the invention disclosed in this specification may be formed in parallel.
A manufacturing apparatus having a load chamber, a transfer chamber connected to the load chamber, and a plurality of film formation chambers connected to the transfer chamber, and a sealing chamber,
The plurality of film formation chambers are connected to a vacuum exhaust processing chamber that evacuates the film formation chamber, and includes an alignment unit that aligns a mask and a substrate, a deposition source, and a unit that heats the deposition source. And
In at least two of the plurality of film forming chambers, vapor deposition is performed on a substrate carried into each of the film forming chambers in parallel,
A plurality of the sealing chambers are provided, and the substrate is allocated to one of the plurality of sealing chambers and sealed, respectively.
[0021]
According to the present invention, although the number of substrates to be processed is reduced, as shown in FIG. 6B showing an example of a sequence from the loading of the substrate to the unloading of the substrate, the manufacturing is performed even while the fourth film forming chamber is maintained. The vapor deposition can be sequentially performed in the first to third film forming chambers without temporarily stopping the line. Configuration 3 of the invention disclosed in the present specification includes:
A manufacturing apparatus having a load chamber, a transfer chamber connected to the load chamber, and a plurality of film formation chambers connected to the transfer chamber,
The plurality of film formation chambers are connected to a vacuum exhaust processing chamber that evacuates the film formation chamber, and includes an alignment unit that aligns a mask and a substrate, a deposition source, and a unit that heats the deposition source. And
In at least two of the plurality of film forming chambers, vapor deposition is performed on a substrate carried into each of the film forming chambers in parallel, and in at least one film forming chamber, cleaning of the film forming chamber is performed. Is carried out.
[0022]
In the case of forming a light emitting device of monochromatic light emission, as shown in FIG. 2A showing a sequence from substrate loading to substrate unloading, a hole transport layer (referred to as HTL) and light emission in the same film forming chamber. When the layer and the electron transport layer (referred to as ETL) are continuously laminated, the throughput is improved. When a hole transporting layer, a light emitting layer, and an electron transporting layer are continuously laminated in the same film forming chamber, as shown in FIG. Source holder). According to the vapor deposition device of FIG. 9, the utilization efficiency of the vapor deposition material is improved.
[0023]
In each of the above structures, in at least two of the plurality of deposition chambers, deposition of a layer containing the same organic compound is performed in parallel.
[0024]
Further, as shown in FIG. 6A, an example of a sequence from the loading of the substrate to the unloading of the substrate, the paths into which the substrates are loaded are divided into the same number of paths as the number of the film forming chambers arranged in the transfer chamber. In this way, film formation is performed efficiently and sequentially. An example of the path from the loading of one substrate to the unloading is schematically indicated by an arrow in FIG. Configuration 4 disclosed in the present specification includes:
A manufacturing apparatus having a load chamber, a transfer chamber connected to the load chamber, and a plurality of film formation chambers connected to the transfer chamber,
The plurality of film formation chambers are connected to a vacuum exhaust processing chamber that evacuates the film formation chamber, and includes an alignment unit that aligns a mask and a substrate, a deposition source, and a unit that heats the deposition source. And
The plurality of substrates carried into the load chamber are distributed to and carried into one of the plurality of film formation chambers in the transfer chamber, and each substrate has one of the same number of different paths as the number of the film formation chambers. A manufacturing apparatus characterized by being processed in a single process.
[0025]
In the case of forming a full-color light-emitting device, as shown in FIG. 2B, it is preferable that a hole transport layer, a light-emitting layer, and an electron transport layer are successively stacked in the same deposition chamber. When a hole transporting layer, a light emitting layer, and an electron transporting layer are successively laminated in the same film forming chamber, a film forming apparatus as shown in FIG. An evaporation apparatus provided with a plurality of at least three or more evaporation source holders that move in the Y direction may be used. As shown in FIG. 4, which shows a sequence from the loading of the substrate to the unloading of the substrate, three different deposition chambers (a deposition chamber for a red light emitting element, a deposition chamber for a blue light emitting element, and a deposition chamber for a green light emitting element). All the organic layers required in the film chamber), for example, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer may be continuously laminated. For example, in a first chamber, a hole transport layer serving as a red light emitting element, a light emitting layer, and an electron transport layer are selectively laminated with a deposition mask (R), and in a second chamber, a hole transport layer serving as a blue light emitting element is provided. The layer, the light-emitting layer, and the electron transport layer are selectively laminated with a vapor deposition mask (B), and the hole transport layer, the light-emitting layer, and the electron transport layer serving as a green light-emitting element are formed in a third chamber with a vapor deposition mask (G). A full color display is realized by selectively laminating the layers. In FIG. 4, mask alignment is performed before vapor deposition, and a film is formed only in a predetermined region.
[0026]
When a hole transporting layer, a light emitting layer, and an electron transporting layer are stacked in one chamber, for example, in order to obtain a full color, for example, a material (a hole transporting layer or a material optimal for one color (R, G, or B)) is used. The organic material that becomes the electron transport layer) can be appropriately selected. Further, it is a feature of the present invention that the film thicknesses thereof can be changed according to the colors. Therefore, the hole transport layer, light emitting layer, and electron transport layer for R, the hole transport layer, light emitting layer, and electron transport layer for G, and the hole transport layer, light emitting layer, and electron transport layer for B are used. It is possible to make all nine types of layers all different materials. Note that an organic material serving as a hole transport layer or an electron transport layer may be a common material.
[0027]
In the case where the R, G, and B hole transport layers, the light-emitting layers, and the electron transport layers are stacked in three different film formation chambers, an example of the path of one substrate is simply indicated by an arrow in FIG. For example, the first substrate is carried into the first film formation chamber, and a layer containing a red light-emitting organic compound is stacked and formed. Then, the substrate is carried out, and then the second substrate is carried into the second film formation chamber to emit green light. The second substrate may be carried into the first film formation chamber and the layer containing the organic compound emitting red light may be formed in a stacked manner while the layers containing the organic compound are stacked and formed. The second substrate is carried into the second film formation chamber while the substrate is carried into the third film formation chamber, and the layer containing the organic compound emitting blue light is stacked and formed. What is necessary is just to carry in to one film-forming chamber, and to laminate | stack sequentially each.
[0028]
In addition, the present invention is not limited to a structure in which a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer are continuously stacked in the same chamber, but may be a plurality of connected chambers. The layers may be laminated. For example, a hole transport layer serving as a green light-emitting element is formed in a first chamber, a light-emitting layer serving as a green light-emitting element is formed in a second chamber, and an electron transport layer serving as a green light-emitting element is formed in a third chamber. A layer containing a green light-emitting organic compound may be stacked to form a layer.
[0029]
In the above description, as a typical example, an example in which three layers of a hole transport layer, a light-emitting layer, and an electron transport layer are stacked as a layer containing an organic compound disposed between a cathode and an anode has been described. There is no particular limitation, and a hole injection layer / a hole transport layer / a light emitting layer / an electron transport layer, or a hole injection layer / a hole transport layer / a light emitting layer / an electron transport layer / an electron injection layer are laminated on the anode in this order. A structure, a two-layer structure, or a single-layer structure may be used. The light emitting layer may be doped with a fluorescent dye or the like. Further, as the light emitting layer, there are a light emitting layer having a hole transporting property, a light emitting layer having an electron transporting property, and the like. All of these layers may be formed using a low molecular material, or one or some of them may be formed using a high molecular material. In this specification, all layers provided between the cathode and the anode are collectively referred to as a layer containing an organic compound (EL layer). Therefore, the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer are all included in the EL layer. The layer containing an organic compound (EL layer) may also contain an inorganic material such as silicon.
[0030]
Note that a light-emitting element (EL element) includes a layer containing an organic compound from which luminescence (Electro Luminescence) generated by application of an electric field is obtained (hereinafter, referred to as an EL layer), an anode, and a cathode. Luminescence in an organic compound includes light emission when returning from a singlet excited state to a ground state (fluorescence) and light emission when returning from a triplet excited state to a ground state (phosphorescence), which are produced by the present invention. The light emitting device can be applied to the case of using either light emission.
[0031]
In the light emitting device of the present invention, a driving method for screen display is not particularly limited, and for example, a dot sequential driving method, a line sequential driving method, a plane sequential driving method, or the like may be used. Typically, a line-sequential driving method is used, and a time-division grayscale driving method or an area grayscale driving method may be used as appropriate. Further, the video signal input to the source line of the light emitting device may be an analog signal or a digital signal, and a drive circuit or the like may be appropriately designed in accordance with the video signal.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
[0033]
(Embodiment 1)
Here, FIG. 1 shows an example of a multi-chamber manufacturing apparatus in which manufacturing from the first electrode to sealing is fully automated.
[0034]
FIG. 1 shows gates 100a to 100s, an extraction chamber 119, transfer chambers 104a, 108, 114, 118, delivery chambers 105, 107, a charging chamber 101, a first film formation chamber 106A, and a second film formation. The chamber 106B, the third film forming chamber 106C, the fourth film forming chamber 106D, the other film forming chambers 109a, 109b, 113a, 113b, the processing chambers 120a, 120b, and the installation chambers 126A, 126B for installing the evaporation source. , 126C, 126D, pretreatment chambers 103a, 103b, first sealing chamber 116a, second sealing chamber 116b, first stock chamber 130a, second stock chamber 130b, cassette chambers 120a, 120b, tray This is a multi-chamber manufacturing apparatus having a mounting stage 121 and a cleaning chamber 122.
[0035]
Hereinafter, a procedure in which a substrate provided with a thin film transistor, an anode (first electrode), and an insulator covering an end portion of the anode in advance is loaded into the manufacturing apparatus illustrated in FIG.
[0036]
First, the substrate is set in the cassette chamber 120a or the cassette chamber 120b. When the substrate is a large substrate (for example, 300 mm × 360 mm), the substrate is set in the cassette chamber 120 a or 120 b. When the substrate is a normal substrate (for example, 127 mm × 127 mm), the substrate is transferred to the tray mounting stage 121 and the tray (for example, 300 mm × 360 mm).
[0037]
Next, the substrate provided with the plurality of thin film transistors, the anode, and the insulator covering the end of the anode is transported to the transport chamber 118, and further transported to the cleaning chamber 122, where impurities (such as fine particles) on the substrate surface are removed with a solution. Remove. When cleaning is performed in the cleaning chamber 122, the substrate is set under the atmospheric pressure with the surface on which the film is to be formed facing downward.
[0038]
Before forming a film containing an organic compound, it is preferable to perform annealing for degassing in vacuum in order to remove moisture and other gases contained in the substrate. The wafers may be transported to the pretreatment chambers 103a and 103b, where annealing may be performed. In the case where a film containing an organic compound formed in an unnecessary portion is to be removed, the film may be transported to the pretreatment chambers 103a and 103b and a stack of the organic compound film may be selectively removed. Each of the pretreatment chambers 103a and 103b has a plasma generation unit, and performs dry etching by exciting one or more types of gas selected from Ar, H, F, and O to generate plasma. Here, an example is shown in which two pretreatment chambers 103a and 103b are provided so that processing can be performed on two substrates almost in parallel.
[0039]
Next, the substrate is transferred to the preparation chamber 101 from the transfer chamber 118 provided with the substrate transfer mechanism. In the manufacturing apparatus of the present embodiment, the loading chamber 101 is provided with a substrate reversing mechanism, and the substrate can be appropriately reversed. The preparation chamber 101 is connected to a vacuum exhaust processing chamber, and it is preferable that the chamber is evacuated and then an inert gas is introduced to maintain the atmospheric pressure.
[0040]
Next, it is transferred to the transfer chamber 102 connected to the preparation chamber 101. It is preferable to pre-evacuate and maintain a vacuum so that moisture and oxygen are not present in the transfer chamber 102 as much as possible.
[0041]
The vacuum evacuation chamber is provided with a magnetically levitated turbo molecular pump, a cryopump, or a dry pump. As a result, the ultimate vacuum of the transfer chamber connected to the charging chamber is reduced to 10 -5 -10 -6 It is possible to set the pressure to Pa, and it is possible to control the reverse diffusion of impurities from the pump side and the exhaust system. In order to prevent impurities from being introduced into the apparatus, an inert gas such as nitrogen or a rare gas is used as a gas to be introduced. These gases introduced into the apparatus are those that have been highly purified by a gas purifier before being introduced into the apparatus. Therefore, it is necessary to provide a gas purifier so that the gas is introduced into the vapor deposition device after being highly purified. Accordingly, oxygen, water, and other impurities contained in the gas can be removed in advance, so that introduction of these impurities into the device can be prevented.
[0042]
Next, the substrate is transferred from the transfer chamber 102 to the first to fourth film formation chambers 106A to 106D. Then, an organic compound layer made of a low molecule to be a hole injection layer, a hole transport layer or a light emitting layer is formed.
[0043]
An organic compound layer which emits light of a single color (specifically, white) or full color (specifically, red, green, or blue) can be formed as the entire light-emitting element; here, white light is emitted. An example in which an organic compound layer is simultaneously formed in each of the film forming chambers 106A, 106B, 106C, and 106D (the film forming process is performed almost in parallel) will be described.
[0044]
Note that an organic compound layer that emits white light is a three-wavelength type containing three primary colors of red, green, and blue and a blue / yellow or blue-green / orange color when light-emitting layers having different emission colors are stacked. The two-wavelength type using the complementary color relationship is roughly classified. Here, an example of obtaining a white light emitting element using the three-wavelength type will be described.
[0045]
First, the film forming chambers 106A, 106B, 106C, and 106D will be described. A movable evaporation source holder is installed in each of the film forming chambers 106A, 106B, 106C, and 106D. A plurality of the vapor deposition source holders are prepared. An aromatic diamine (TPD) for forming a white light emitting layer is provided in a first vapor deposition source holder, p-EtTAZ for forming a white light emitting layer in a second vapor deposition source holder, Alq for forming a white light emitting layer is provided in the third evaporation source holder. 3 Alq forming a white light emitting layer is provided in the fourth evaporation source holder. 3 Material to which NileRed, which is a red light-emitting dye, is added, and the fifth evaporation source holder is Alq. 3 Is enclosed in this state and installed in each film forming chamber.
[0046]
It is preferable to install the EL material in these film forming chambers by using a manufacturing system described below. That is, it is preferable to form a film using a container (typically, a crucible) in which an EL material is stored in advance by a material maker. Further, it is preferable that the crucible is installed without being exposed to the atmosphere when it is installed, and it is preferable that the crucible is introduced into the film forming chamber while being sealed in the second container when transported from a material maker. Desirably, the installation chambers 126A, 126B, 126C, 126D having vacuum exhaust means connected to each of the film formation chambers 106A, 106B, 106C, 106D are evacuated or have an inert gas atmosphere, in which the crucible is moved from the second container. Is taken out and a crucible is set in the film forming chamber. By doing so, the crucible and the EL material stored in the crucible can be prevented from being contaminated. The installation chambers 126A, 126B, 126C, and 126D may be stocked with a metal mask.
[0047]
Next, a film forming process will be described. In the film forming chamber 106A, a mask is transported and installed from the above-described installation chamber as needed. Thereafter, the first to fifth deposition source holders start moving in order, and the deposition is performed on the substrate. Specifically, the TPD is sublimated from the first evaporation source holder by heating, and is evaporated on the entire surface of the substrate. Thereafter, p-EtTAZ is sublimated from the second evaporation source holder and Alq is transferred from the third evaporation source holder. 3 Is sublimated and Alq is transferred from the fourth evaporation source holder. 3 : NileRed is sublimated and Alq is transferred from the fifth evaporation source holder. 3 Is sublimated and deposited on the entire surface of the substrate.
[0048]
When the evaporation method is used, for example, the degree of vacuum is 5 × 10 -3 Torr (0.665 Pa) or less, preferably 10 -4 -10 -6 It is preferable to perform vapor deposition in a film formation chamber evacuated to Pa.
[0049]
Note that the evaporation source holders on which the respective EL materials are provided are provided in the respective film forming chambers, and the vapor deposition is similarly performed in the film forming chambers 106B to 106D. That is, the same film forming process can be performed on the four substrates almost in parallel. FIG. 7 schematically shows a path through which two of the four substrates are processed. For this reason, even if a certain film formation chamber is performing maintenance or cleaning, film formation processing can be performed in the remaining film formation chambers, so that the tact time of film formation can be improved, and the throughput of the light emitting device can be improved.
[0050]
Next, after transferring the substrate from the transfer chamber 102 to the transfer chamber 105, the substrate is further transferred from the transfer chamber 105 to the transfer chamber 104a without touching the atmosphere.
[0051]
Next, the substrate is transferred to the film formation chamber 109a or 109b by a transfer mechanism provided in the transfer chamber 104a to form a cathode. The cathode is formed of a very thin metal film (an alloy such as MgAg, MgIn, AlLi, or CaN, or an element belonging to Group 1 or 2 of the periodic table and aluminum together with an extremely thin metal film formed by an evaporation method using resistance heating. (Lower layer) composed of a film formed by a sputtering method, a transparent conductive film (ITO (indium oxide tin oxide alloy), indium zinc oxide alloy (In 2 O 3 —ZnO), zinc oxide (ZnO), etc.) and a stacked film. Therefore, it is preferable to arrange a film forming chamber for forming a thin metal film in this manufacturing apparatus.
[0052]
Through the above steps, a light-emitting element having a stacked structure illustrated in FIGS. 17A and 17B is formed.
[0053]
Next, without being exposed to the air, the protective film is transferred from the transfer chamber 104a to the deposition chambers 113a and 113b to be formed of a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film. Here, a target made of silicon, a target made of silicon oxide, or a target made of silicon nitride is provided in the film formation chambers 113a and 113b. For example, a silicon nitride film can be formed by using a silicon target and setting the atmosphere in a deposition chamber to a nitrogen atmosphere or an atmosphere containing nitrogen and argon. FIG. 1 shows an example in which two film forming chambers 113a and 113b are provided so that a protective film can be formed on two substrates almost in parallel.
[0054]
Next, the substrate on which the light-emitting elements are formed is transferred from the transfer chamber 104a to the transfer chamber 107 without being exposed to the atmosphere, and further transferred from the transfer chamber 107 to the transfer chamber 114. Next, the substrate on which the light emitting elements are formed is transferred from the transfer chamber 114 to the first sealing chamber 116a or the second sealing chamber 116b. Note that in the first sealing chamber 116a and the second sealing chamber 116b, a sealant for later bonding to a substrate or sealing is formed. FIG. 1 shows an example in which two sealing chambers 116a and 116b are provided so that a bonding process can be performed on two substrates almost in parallel.
[0055]
The sealing substrate is prepared by being set in the first stock chamber 130a and the second stock chamber 130b from outside. Note that it is preferable to perform annealing in vacuum in advance to remove impurities such as moisture, for example, in the first stock chamber 130a and the second stock chamber 130b. In the case where a sealing material for bonding to a substrate provided with a light-emitting element is formed on the sealing substrate, the sealing material is formed in the first stock chamber 130a and the second stock chamber 130b, and the sealing material is formed. The sealing substrate is transported to the first sealing chamber 116a and the second sealing chamber 116b. Note that a drying agent may be provided on the sealing substrate in the first sealing chamber 116a and the second sealing chamber 116b. Further, a vapor deposition mask used for vapor deposition may be stored in the sealing substrate stock chambers 130a and 130b.
[0056]
Next, in order to degas the substrate provided with the light-emitting element, annealing is performed in a vacuum or an inert atmosphere, and then the sealing substrate provided with the sealant and the substrate provided with the light-emitting element are attached. Match. Further, the enclosed space is filled with nitrogen or an inert gas. Note that although an example in which a sealant is formed over a sealing substrate is described here, the present invention is not particularly limited thereto. A sealant may be formed over a substrate over which a light-emitting element is formed.
[0057]
Next, the pair of bonded substrates is irradiated with UV light by an ultraviolet irradiation mechanism provided in the sealing chambers 116a and 116b to cure the sealing material. In addition, here, the ultraviolet curing and thermosetting resin is used as the sealing material, but it is not particularly limited as long as it is an adhesive, and a curing resin or the like may be used only with ultraviolet.
[0058]
Instead of filling the closed space with an inert gas, a resin may be filled. In the case of a bottom emission type, since the cathode does not transmit light, the resin material to be filled is not particularly limited, and an ultraviolet curable resin or an opaque resin may be used. Therefore, ultraviolet curable resin cannot be used because it damages the EL layer. Therefore, in the case of the top emission type, it is preferable to use a transparent resin that is thermoset as the resin to be filled.
[0059]
Next, the pair of bonded substrates is transported from the sealing chamber 116 to the transport chamber 114 and from the transport chamber 114 to the unloading chamber 119 and taken out.
[0060]
After being taken out of the take-out chamber 119, the sealing material is cured by heating. When a top emission type is used and a thermosetting resin is filled, it can be cured at the same time as the heat treatment for curing the sealing material.
[0061]
As described above, by using the manufacturing apparatus illustrated in FIG. 1, it is not necessary to expose the light-emitting element to the atmosphere until the light-emitting element is completely enclosed in a closed space; thus, a highly reliable light-emitting device can be manufactured. Note that in the transfer chamber 114, a vacuum and a nitrogen atmosphere at atmospheric pressure are repeated, but it is desirable that the transfer chambers 102, 104a, and 108 always maintain a vacuum.
[0062]
Although not shown here, there is provided a control controller for controlling the path for moving the substrate to each processing chamber to realize full automation.
[0063]
Further, a substrate on which a transparent conductive film is formed as an anode is carried into the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, and a light-emitting element which emits light in a direction opposite to the light-emitting direction due to the above-described laminated structure (light generated in a layer containing an organic compound is transparent). It is also possible to form a structure for taking out from the anode, which is an electrode, to the TFT, which is referred to as a bottom emission structure in this case.
[0064]
When both the anode and the cathode are made of a transparent or translucent material, a structure in which light emitted from a layer containing an organic compound is extracted to both the upper surface and the lower surface (here, a dual emission structure) can be formed. It is.
[0065]
FIG. 21 shows that when two types of substrates having different sizes are simultaneously manufactured in parallel, a plurality of extraction chambers are required. Therefore, two extraction chambers are provided, and a mask stock chamber and a coating chamber are further provided. This is an example in which is provided. Note that the same reference numerals as in FIG. 1 are used.
[0066]
In FIG. 21, 100t is a gate, 1003 is a coating room, 1013 is a mask stock room, 1019a and 1019b are take-out rooms.
[0067]
The mask stock chamber 1013 is a place for stocking a vapor deposition mask used for vapor deposition. The vapor mask is conveyed and set to each film forming chamber when performing vapor deposition. In particular, if the mask has a large area, it is difficult to stock the mask in the installation room. Therefore, it is preferable to separately provide a mask stock room as shown in FIG. Further, for example, a substrate may be stocked in the mask stock chamber 1013 in addition to the evaporation mask.
[0068]
In the coating chamber 1003, a layer made of a polymer material may be formed by an inkjet method, a spin coating method, or the like. For example, a poly (ethylenedioxythiophene) / poly (styrenesulfonic acid) aqueous solution (PEDOT / PSS) acting as a hole injection layer (anode buffer layer) on the first electrode (anode), polyaniline / camphorsulfonic acid An aqueous solution (PANI / CSA), PTPDES, Et-PTPDEK, PPBA, or the like may be applied to the entire surface and fired.
[0069]
In the case where PEDOT / PSS is formed by spin coating, the film is formed on the entire surface, so that the end face, the peripheral portion, the terminal portion, the connection region between the cathode and the lower wiring of the substrate can be selectively removed. Preferably, for example, O using a mask in the pretreatment chamber 103a 2 It is preferable to remove by ashing or the like.
[0070]
(Embodiment 2)
FIGS. 8A to 8C illustrate a film formation apparatus in which a substrate and an evaporation source are relatively moved. 8A is a cross-sectional view in the X direction (cross section taken along the dotted line AA ′), FIG. 8B is a cross-sectional view in the Y direction (cross section taken along the dotted line BB ′), and FIG. 8C is a top view. . Note that FIGS. 8A to 8C show the state during the vapor deposition.
[0071]
8A to 8C, the evaporation source holder in which the container in which the evaporation material is sealed is moved at a certain pitch with respect to the substrate during the evaporation or the evaporation is performed. The substrate is moved at a certain pitch with respect to the source. Further, it is preferable to move the deposition source holder at a certain pitch so that the ends (hems) of the sublimated deposition material overlap (overlap).
[0072]
This evaporation source holder may be singular or plural, but if provided for each laminated layer of EL layers, efficient and continuous evaporation can be achieved. The number of containers provided in the evaporation source holder may be one or more, or a plurality of containers in which the same evaporation material is sealed may be provided. Note that in the case where containers having different evaporation materials are provided, a film can be formed on a substrate in a state where the sublimated evaporation materials are mixed (this is referred to as co-evaporation).
[0073]
8A to 8C, a film forming chamber 11 includes a substrate holder 12, an evaporation source holder 17 in which an evaporation shutter 15 is installed, and a unit (not shown) for moving the evaporation source holder. Means for creating a reduced-pressure atmosphere. In the film forming chamber 11, a substrate 13 and an evaporation mask 14 are installed. It is also preferable to confirm the alignment of the evaporation mask using a CCD camera (not shown). A container in which a vapor deposition material 18 is sealed is provided in the vapor deposition source holder 17. The film forming chamber 11 has a degree of vacuum of 5 × 10 -3 Torr (0.665 Pa) or less, preferably 10 -4 -10 -6 It is evacuated to Pa.
[0074]
At the time of vapor deposition, the vapor deposition material is previously sublimated (vaporized) by resistance heating, and scatters in the direction of the substrate 13 by opening the shutter 15 during vapor deposition. The evaporated material 19 scatters upward and is selectively deposited on the substrate 13 through an opening provided in the deposition mask 14. It is preferable that a control device such as a PC can control the film forming speed, the moving speed of the evaporation source holder, and the opening and closing of the shutter. The deposition rate can be controlled by the moving speed of the deposition source holder.
[0075]
Although not shown, vapor deposition can be performed while measuring the film thickness of the vapor deposition film using a quartz oscillator provided in the film formation chamber 11. When measuring the film thickness of the deposited film using this quartz oscillator, a change in the mass of the film deposited on the quartz oscillator can be measured as a change in the resonance frequency.
[0076]
8A to 8C, the distance d between the substrate 13 and the evaporation source holder 17 is typically 30 cm or less, preferably 20 cm or less, more preferably It is narrowed to 5 cm to 15 cm, and the use efficiency and throughput of the vapor deposition material are remarkably improved.
[0077]
In the vapor deposition apparatus, the vapor deposition source holder 17 includes a container (typically, a crucible), a heater disposed outside the container via a heat equalizing member, and a heat insulating layer provided outside the heater. It is composed of an outer cylinder containing these, a cooling pipe turned outside of the outer cylinder, and a vapor deposition shutter 15 for opening and closing the opening of the outer cylinder including the opening of the crucible. Note that the heater may be a container that can be conveyed while being fixed to the container. The container is made of a material such as a sintered body of BN, a composite sintered body of BN and AlN, quartz, or graphite, and can withstand high temperature, high pressure, and reduced pressure.
[0078]
Further, the evaporation source holder 17 is provided with a mechanism capable of moving in the X direction or the Y direction in the film forming chamber 11 while keeping the horizontal position. Here, the evaporation source holder 17 is moved in a zigzag manner as shown in FIG. 9A or 9B in a two-dimensional plane. Further, the moving pitch of the evaporation source holder 17 may be appropriately adjusted to the interval between insulators. Note that the insulator 10 is arranged in a stripe shape so as to cover the end of the first electrode 21.
[0079]
9A and 9B, the timing at which the evaporation source holders A, B, C, and D start moving may be after the previous evaporation source holder is stopped or before the stop. There may be. For example, an organic material having a hole transporting property is set in the deposition holder A, an organic material to be a light emitting layer is set in the deposition holder B, an organic material having an electron transporting property is set in the deposition holder C, and the deposition holder D is set in the deposition holder D. If a material to be a cathode buffer is set, these material layers can be continuously laminated in the same chamber. In the case where the movement of the next deposition source holder is started before the deposited film is solidified, a region (mixed region) in which the deposition material is mixed at the interface with each film in the EL layer having a laminated structure. Can be formed.
[0080]
According to the present invention in which the substrate and the evaporation source holders A, B, C, and D move relatively, the apparatus can be downsized without having to provide a long distance between the substrate and the evaporation source holder. In addition, since the vapor deposition apparatus is small, the sublimated vapor deposition material is less likely to adhere to the inner wall of the film formation chamber or the anti-adhesion shield, and the vapor deposition material can be used without waste. Further, in the vapor deposition method of the present invention, since it is not necessary to rotate the substrate, it is possible to provide a vapor deposition apparatus capable of suppressing displacement between the substrate and the mask during rotation and capable of coping with a large area substrate. Further, according to the present invention in which the evaporation source holder moves in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the substrate, it becomes possible to uniformly form the evaporation film.
[0081]
The number of organic compounds provided in the evaporation source holder is not necessarily one or one, but may be plural. For example, in addition to one kind of material provided as a light-emitting organic compound in the evaporation source holder, another organic compound (dopant material) which can be a dopant may be provided together. The organic compound layer to be deposited is composed of a host material and a light emitting material (dopant material) having lower excitation energy than the host material, and the excitation energy of the dopant is the excitation energy of the hole transport region and the excitation of the electron transport layer. It is preferable to design so as to be lower than the energy. Thus, diffusion of molecular excitons of the dopant can be prevented, and the dopant can emit light effectively. If the dopant is a carrier trap type material, the recombination efficiency of carriers can be increased. The present invention also includes a case where a material capable of converting triplet excitation energy into light emission is added to the mixed region as a dopant. In forming the mixed region, the mixed region may have a concentration gradient.
[0082]
Further, when a plurality of organic compounds are provided in one deposition source holder, it is desirable that the direction in which the organic compounds evaporate so as to be mixed with each other is oblique so as to intersect at the position of the deposition target. Further, in order to perform co-evaporation, the evaporation source holder may be provided with four types of evaporation materials (for example, two types of host materials as the evaporation material a and two types of dopant materials as the evaporation material b). Further, when the pixel size is small (or when the distance between the insulators is small), the inside of the container is divided into four parts, and co-evaporation is performed so that each is appropriately evaporated, so that a precise film can be formed.
[0083]
In addition, since the distance d between the substrate 13 and the evaporation source holder 17 is typically reduced to 30 cm or less, preferably 5 cm to 15 cm, the evaporation mask 14 may be heated. Accordingly, the vapor deposition mask 14 is made of a metal material having a low coefficient of thermal expansion that is not easily deformed by heat (for example, a material having a high melting point such as tungsten, tantalum, chromium, nickel, or molybdenum or an alloy containing these elements, a material such as stainless steel, Inconel, and Hastelloy). ) Is preferably used. For example, a low thermal expansion alloy of 42% nickel and 58% iron may be used. Further, a mechanism for circulating a cooling medium (cooling water, cooling gas) through the evaporation mask may be provided to cool the heated evaporation mask.
[0084]
Further, in order to clean the deposited matter attached to the mask, it is preferable that plasma is generated in the film formation chamber by the plasma generation means, and the deposited matter attached to the mask is vaporized and exhausted to the outside of the film formation chamber. Therefore, an electrode is provided separately from the mask, and the high-frequency power supply 20 is connected to one of the electrodes.
[0085]
In addition, the film forming chamber is Ar, H, F, NF 3 Or O, a gas introducing means for introducing one or a plurality of gases selected from O, and a means for exhausting the vaporized deposit. With the above configuration, the film formation chamber can be cleaned without touching the atmosphere during maintenance.
[0086]
For example, in order to perform cleaning, the inside of the chamber is replaced with nitrogen, and then the chamber is evacuated and a high-frequency power source (13.56 MHz) is applied to one of the chambers so that plasma is generated between the mask and the electrode (substrate shutter). Can be connected. For example, when argon and hydrogen are introduced at a flow rate of 30 sccm and stabilized, an RF power of 800 W is applied to generate plasma, and the mask and the inner wall of the chamber can be cleaned.
[0087]
Further, the film forming chamber 11 is connected to a vacuum exhaust processing chamber for evacuating the film forming chamber. The vacuum evacuation processing chamber includes a magnetic levitation type turbo molecular pump, a cryopump, or a dry pump. As a result, the ultimate vacuum degree of the film forming chamber 11 is reduced to 10 -5 -10 -6 It is possible to set the pressure to Pa, and it is possible to control the reverse diffusion of impurities from the pump side and the exhaust system. In order to prevent impurities from being introduced into the film formation chamber 11, an inert gas such as nitrogen or a rare gas is used as a gas to be introduced. These gases to be introduced are those that have been highly purified by a gas purifier before being introduced into the apparatus. Therefore, it is necessary to provide a gas purifier so that the gas is introduced into the film forming chamber 11 after being highly purified. Accordingly, oxygen, water, and other impurities contained in the gas can be removed in advance, so that introduction of these impurities into the film formation chamber 11 can be prevented.
[0088]
Further, the substrate holder 12 has a permanent magnet, and a metal deposition mask is fixed by magnetic force, and the substrate 13 sandwiched therebetween is also fixed. Here, an example in which the evaporation mask is in close contact with the substrate 13 is shown; however, a substrate holder or an evaporation mask holder which is fixed at a certain interval may be appropriately provided.
[0089]
With the film formation chamber having a mechanism for moving the evaporation source holder as described above, it is not necessary to increase the distance between the substrate and the evaporation source holder, and it is possible to uniformly form an evaporation film.
[0090]
(Embodiment 1)
Here, the structure of a container for enclosing the evaporation material and the surroundings of the evaporation source holder will be described in detail with reference to FIGS. 10A and 10B. Note that FIGS. 10A and 10B show a state in which the shutter is open.
[0091]
FIG. 10A is a cross-sectional view of the periphery of one container installed in the evaporation source holder 304, and includes a heating unit 303 provided in the evaporation source holder, a power source 307 of the heating unit, and evaporation of the container. A material 302, a filter 305 provided in the container, and a shutter 306 disposed above an opening provided in the upper part of the container are described. As the heating means, resistance heating, high frequency, laser, or the like may be used, and specifically, an electric coil may be used.
[0092]
Then, the deposition material 302 heated by the heating means 303 sublimates, and the sublimated deposition material rises upward from the opening of the container. At this time, the sublimated material having a size equal to or greater than a certain value (the size of the filter) cannot pass through the filter 305 provided in the container, returns to the container, and is sublimated again. Alternatively, the filter 305 may be formed of a highly conductive material and heated by a heating unit (not shown). This heating can prevent solidification and adhesion of the deposition material to the filter.
[0093]
By using a container having such a filter, a vapor deposition material having a uniform size is vapor-deposited, so that a film formation rate can be controlled and a uniform film thickness can be obtained, and uniform and uniform vapor deposition can be performed. it can. Of course, if uniform and uniform deposition is possible, it is not necessary to provide a filter. Note that the shape of the container is not limited to FIG.
[0094]
Next, with reference to FIG. 10B, a container in which a deposition material having a structure different from that of FIG.
[0095]
Referring to FIG. 10B, a container 311 installed in the evaporation source holder, an evaporation material 312 in the container, a first heating unit 313 provided in the evaporation source holder, and a power supply of the first heating unit. 318, a shutter 317 provided above the opening of the container, a plate 316 provided above the opening, a second heating means 314 provided so as to surround the filter, and a power supply for the second heating means. 319.
[0096]
Then, the vapor deposition material 312 heated by the first heating means 313 sublimates, and the sublimated vapor deposition material rises upward from the opening of the container 311. At this time, the sublimated material having a certain size or more cannot pass between the plate 316 provided above the opening of the container and the second heating means 314, and collides with the plate 316. Then return to the container. Since the plate 316 is heated by the second heating means 314, solidification and adhesion of the deposition material to the plate 316 can be prevented. Further, the plate 316 is preferably formed using a highly conductive material.
[0097]
In addition, the heating temperature (T 1 ) Is the sublimation temperature (T A ), The heating temperature of the second heating means 314 (T 2 ) May be lower in temperature than the first heating means. This is because the vapor-deposited material once sublimated is easily sublimated and sublimates without applying an actual sublimation temperature. That is, each heating temperature is T 1 ≧ T 2 > T A It should just be.
[0098]
By such a container having a configuration in which the heating means is provided around the plate, a uniform-sized deposition material is sublimated, and the sublimated material passes near the heating means. Adhesion of materials is reduced, and furthermore, a deposition rate can be controlled, a uniform film thickness can be obtained, and uniform and uniform deposition can be performed. Of course, if uniform and uniform deposition is possible, it is not necessary to provide a plate. Further, the shape of the container is not limited to FIGS. 10A and 10B, and may be a shape as shown in FIGS. 11A and 11B, for example.
[0099]
FIG. 11A illustrates an example in which a heating unit 402 is provided in an evaporation source holder 404, and a cross-sectional view of a shape example of the containers 403 and 405 in which the openings of the containers are narrowed upward is described. . Further, after the purified evaporation material is sealed in a container having a wide opening, the shape of the containers 403 and 405 shown in FIG. If the diameter of the opening of the container narrowing upward is set to the size of the deposition material to be formed into a film, the same effect as that of the filter can be obtained.
[0100]
FIG. 11B illustrates an example in which a heating unit 412 is provided in a container. The shapes of the containers 413 and 415 are the same as those in FIG. 11A, but a heating means 412 is provided in the container itself. The power supply of the heating means may be designed to be turned on when it is installed in the evaporation source holder. With such a configuration in which the heating means is provided in the container itself, heat can be sufficiently applied to the evaporation material even in a container having an opening having a shape that is difficult to heat.
[0101]
Next, a specific configuration of the evaporation source holder will be described with reference to FIG. FIGS. 12A and 12B are enlarged views of the evaporation source holder.
[0102]
FIG. 12A shows an example of a configuration in which four containers 501 in which a vapor deposition material is sealed are provided in a vapor deposition source holder 502 in a grid pattern, and a shutter 503 is provided on each container. FIG. This is a configuration example in which four containers 511 in which a vapor deposition material is sealed are linearly provided in a holder 512, and a shutter 513 is provided on each container.
[0103]
A plurality of containers 501 and 511 in which the same material is sealed may be installed in the evaporation source holders 502 and 512 shown in FIG. 12A or 12B, or a single container may be installed. Alternatively, co-evaporation may be performed with a container in which different evaporation materials (for example, a host material and a guest material) are sealed. Then, as described above, the evaporation material is sublimated by heating the container, and a film is formed on the substrate.
[0104]
Further, as shown in FIG. 12A or 12B, shutters 503 and 513 may be provided above each container to control whether or not to form a sublimated deposition material. Further, only one shutter may be provided above all the containers. Further, by this shutter, it is possible to reduce unnecessary sublimation and scattering of the evaporation material without stopping the heating of the evaporation source holder that does not form a film, that is, the standby evaporation source holder. The configuration of the evaporation source holder is not limited to that shown in FIG. 12, and may be appropriately designed by a practitioner.
[0105]
By the above evaporation source holder and container, the evaporation material can be sublimated efficiently,
Further, since the film formation can be performed in a state where the sizes of the evaporation materials are uniform, a uniform and uniform evaporation film is formed. In addition, since a plurality of evaporation materials can be provided in the evaporation source holder, co-evaporation can be easily performed. Further, an EL layer suitable for a purpose can be formed at a time without moving the film formation chamber for each EL layer film.
[0106]
(Embodiment 2)
Next, a system of a manufacturing method in which a purified evaporation material is sealed in a container as described above, and after being transported, the container is directly installed in an evaporation apparatus which is a film forming apparatus, and evaporation is performed, will be described with reference to FIG. I do.
[0107]
FIG. 13 shows a manufacturer (typically, a material maker) 618 that produces and refines an organic compound material as a vapor deposition material, and a light emitting device maker having a vapor deposition device. Describes a manufacturing system in a production factory 619.
[0108]
First, an order 610 is made from the light emitting device maker 619 to the material maker 618. The material maker 618 sublimates and purifies the vapor deposition material based on the order 610, and encloses a highly purified powdery vapor deposition material 612 in the first container 611. Thereafter, the material manufacturer 618 separates the first container 611 into the second container 621a and 621b to isolate the first container from the atmosphere so as to prevent extra impurities from adhering to the inside or outside, and to prevent contamination in the clean environment room. Store and seal. When sealing, the inside of the second containers 621a and 621b is preferably filled with vacuum or an inert gas such as nitrogen. Note that it is preferable to clean the first container 611 and the second containers 621a and 621b before purifying or storing the ultrapure evaporation material 612. In addition, the second containers 621a and 621b may be a packaging film having a barrier property for blocking entry of oxygen and moisture, but a tubular or box-shaped strong container for automatically taking out the film. It is preferable that the container has a light-shielding property.
[0109]
Thereafter, the first container 611 is conveyed 617 from the material manufacturer 618 to the light emitting device manufacturer 619 while being kept sealed in the second containers 621a and 621b.
[0110]
In the light-emitting device maker 619, the first container 611 is directly introduced into the processing chamber 613 that can be evacuated while being kept sealed in the second containers 621a and 621b. The processing chamber 613 is a vapor deposition apparatus in which a heating unit 614 and a substrate holding unit (not shown) are installed.
[0111]
Thereafter, the inside of the processing chamber 613 is evacuated to a clean state in which oxygen and moisture are reduced as much as possible. Then, the first container 611 is taken out of the second containers 621a and 621b without breaking the vacuum, and Can be provided in contact with the heating means 614 to prepare an evaporation source. Note that an object to be deposited (a substrate in this case) 615 is provided in the processing chamber 613 so as to face the first container 611.
[0112]
Next, heat is applied to the deposition material by the heating means 614 to form a deposition film 616 on the surface of the deposition target 615. The deposited film 616 thus obtained does not contain impurities, and when a light-emitting element is completed using the deposited film 616, high reliability and high luminance can be realized.
[0113]
After the film formation, the evaporation material remaining in the first container 611 may be sublimated and purified by the light emitting device maker 619. After the film formation, the first container 611 is set in the second containers 621a and 621b, taken out of the processing chamber 613, and transported to a purification chamber for sublimation purification. Therefore, the remaining evaporation material is sublimated and purified, and the evaporation material on the highly purified powder is sealed in another container. After that, the substrate is transported to the processing chamber 613 in a state where the container is sealed in the second container, and a vapor deposition process is performed. At this time, the relationship between the temperature (T3) for purifying the remaining evaporation material, the temperature around the evaporation material that is rising (T4), and the temperature around the sublimation-purified evaporation material (T5) is T3> T4. > T5 is preferably satisfied. In other words, in the case of sublimation purification, if the temperature is lowered toward the container side in which the evaporation material to be sublimated is sealed, convection occurs, and sublimation purification can be performed efficiently. Note that a purification chamber for performing sublimation purification may be provided in contact with the processing chamber 613, and may carry the sublimated and purified deposition material without using the second hermetic container.
[0114]
As described above, the first container 611 is installed in the evaporation chamber which is the processing chamber 613 without ever being exposed to the air, and performs evaporation while maintaining the purity at the stage where the evaporation material 612 is stored by the material manufacturer. To make things possible. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a manufacturing system that improves the throughput by fully automation, and also realizes a consistent closed system capable of avoiding contamination of the deposition material 612 purified by the material manufacturer 618 with impurities. Become. Further, since the material maker directly stores the vapor deposition material 612 in the first container 611 based on the order, only the necessary amount is provided to the light emitting device maker, and the relatively expensive vapor deposition material can be used efficiently. . Note that the first container and the second container can be reused, which leads to low cost.
[0115]
Next, the form of the container to be transported will be specifically described with reference to FIG. The second container divided into an upper portion (621a) and a lower portion (621b) used for transport is provided with fixing means 706 provided for fixing the first container provided on the upper portion of the second container, and for pressurizing the fixing means. A spring 705, a gas inlet 708 serving as a gas path for holding the second container at a reduced pressure provided in a lower part of the second container, an O-ring 707 for fixing the upper container 621a and the lower container 621b, It has a fastener 702. In the second container, a first container 611 in which a purified evaporation material is sealed is provided. Note that the second container may be formed using a material including stainless steel, and the first container may be formed using a material including titanium.
[0116]
In the material manufacturer, the purified evaporation material is sealed in the first container 611. Then, the second upper part 621a and the lower part 621b are aligned via the O-ring 707, the upper container 621a and the lower container 621b are fixed with the fastener 702, and the first container 611 is sealed in the second container. . After that, the inside of the second container is depressurized through the gas inlet 708, further replaced with a nitrogen atmosphere, the spring 705 is adjusted, and the first container 611 is fixed by the fixing means 706. Note that a desiccant may be provided in the second container. When the inside of the second container is kept in a vacuum, reduced pressure, or nitrogen atmosphere as described above, even slight adhesion of oxygen or water to the deposition material can be prevented.
[0117]
In this state, the first container 611 is transported to the light emitting device maker 619 and is directly installed in the processing chamber 613. After that, the evaporation material is sublimated by heating, and a deposition film 616 is formed.
[0118]
Next, with reference to FIGS. 15 and 16, a mechanism for installing the first container hermetically sealed and transported in the second container in the film formation chamber will be described. FIGS. 15 and 16 show a state where the first container is being conveyed.
[0119]
FIG. 15A illustrates a table 804 on which the first container or the second container is mounted, a deposition source holder 803, a rotary table 807 on which the table 804 and the deposition source holder 803 are mounted, and the first container is transported. 15B is a top view of an installation room 805 having a transfer means 802 for the installation, and FIG. 15B is a perspective view of the installation room. Further, the installation chamber 805 is arranged so as to be adjacent to the film formation chamber 806, and the atmosphere in the installation chamber can be controlled by means for controlling the atmosphere through a gas inlet. Note that the transporting means of the present invention is not limited to a configuration in which the first container is transported across the side surface of the first container as shown in FIG. A configuration may be adopted in which the sheet is conveyed by sandwiching (pinching).
[0120]
The second container is placed on the base 804 in such an installation room 805 with the fastener 702 removed. Next, the inside of the installation chamber 805 is reduced in pressure by means for controlling the atmosphere. When the pressure in the installation chamber is equal to the pressure in the second container, the second container can be easily opened. Then, the upper part 621a of the second container is removed by the transporting means 802, and the first container 611 is set on the evaporation source holder 803. Although not shown, a place where the removed upper part 621a is arranged is appropriately provided. Then, the evaporation source holder 803 moves from the installation chamber 805 to the film formation chamber 806.
[0121]
After that, the evaporation material is sublimated by the heating means provided in the evaporation source holder 803, and film formation is started. When a shutter (not shown) provided in the evaporation source holder 803 is opened during the film formation, the sublimated evaporation material is scattered in the direction of the substrate, is evaporated on the substrate, and is formed on the light emitting layer (hole transport layer, hole injection layer). Layer, an electron transport layer, and an electron injection layer).
[0122]
Then, after the vapor deposition is completed, the vapor deposition source holder 803 returns to the installation chamber 805, and the first container 611 installed in the vapor deposition source holder 803 is replaced by the transport unit 802 with the second container installed in the base 804. It is moved to a lower container (not shown) and is sealed by an upper container 621a. At this time, it is preferable that the first container, the upper container 621a, and the lower container are hermetically sealed in the transported combination. In this state, the installation chamber 805 is set to the atmospheric pressure, the second container is taken out of the installation chamber, and the fastener 702 is fixed and transported to the material maker 618.
[0123]
Next, a mechanism for installing a plurality of first containers sealed and conveyed in a second container different from FIG. 15 in a plurality of evaporation source holders will be described with reference to FIG.
[0124]
FIG. 16A illustrates a table 904 on which a first container or a second container is placed, a plurality of evaporation source holders 903, a plurality of transfer units 902 for transferring the first container, and a turntable 907. 16B is described, and FIG. 16B is a perspective view of the installation chamber 905. Further, the installation chamber 905 is arranged so as to be adjacent to the film formation chamber 906, and the atmosphere in the installation chamber can be controlled by means for controlling the atmosphere via a gas inlet.
[0125]
The plurality of first containers 611 are set on the plurality of evaporation source holders 903 by such a rotating table 907 and the plurality of transport units 902, and the plurality of first containers are mounted on the plurality of evaporation source holders on which film formation is completed. 904 can be efficiently performed. At this time, it is preferable that the first container is installed in the second container that has been transported.
[0126]
Note that the turntable 907 preferably has a function of rotating in order to efficiently carry the vapor deposition source holder that starts vapor deposition and the vapor deposition source holder that has completed vapor deposition. The turntable 907 is not limited to the above configuration, and has a function of moving the turntable 907 right and left. When the turntable 907 approaches a deposition source holder arranged in the film forming chamber 906, a plurality of May be installed in the evaporation source holder.
[0127]
The vapor deposition film formed by the vapor deposition apparatus as described above can minimize impurities to a minimum, and when a light emitting element is completed using this vapor deposition film, high reliability and luminance can be realized. In addition, with such a manufacturing system, the container sealed by the material manufacturer can be directly installed on the vapor deposition device, preventing the vapor deposition material from adhering oxygen and water, and responding to future ultra-high purity light emitting devices. It becomes possible. Further, by purifying the container having the residual evaporation material again, waste of the material can be eliminated. Further, the first container and the second container can be reused, and cost reduction can be realized.
[0128]
The present invention having the above configuration will be described in more detail with reference to the following embodiments.
[0129]
(Example)
[Example 1]
In this embodiment, an example in which a TFT is formed over a substrate having an insulating surface and an EL element which is a light-emitting element is formed is shown in FIGS. In this embodiment, a cross-sectional view of one TFT connected to an EL element in a pixel portion is shown.
[0130]
First, a base insulating film 201 including a stack of insulating films such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film is formed over a substrate 200 having an insulating surface. Although a two-layer structure is used here as the base insulating film 201, a single-layer film of the insulating film or a structure in which two or more layers are stacked may be used. As the first layer of the base insulating film, a plasma CVD 4 , NH 3 , And N 2 A silicon oxynitride film is formed to a thickness of 10 to 200 nm (preferably 50 to 100 nm) using O as a reaction gas. Here, a 50-nm-thick silicon oxynitride film (composition ratio: Si = 32%, O = 27%, N = 24%, H = 17%) is formed. Next, as a second layer of the base insulating film, a SiH 4 And N 2 A silicon oxynitride film is formed to a thickness of 50 to 200 nm (preferably 100 to 150 nm) using O as a reaction gas. Here, a 100-nm-thick silicon oxynitride film (composition ratio: Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%) is formed.
[0131]
Next, a semiconductor layer is formed over the base film. The semiconductor layer is formed by forming a semiconductor film having an amorphous structure by a known means (a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like), and then performing a crystallization treatment (a laser crystallization method, a thermal crystallization method, or A crystalline semiconductor film obtained by performing a thermal crystallization method using a catalyst such as nickel) is patterned and formed into a desired shape. This semiconductor layer is formed to have a thickness of 25 to 80 nm (preferably 30 to 60 nm). The material of the crystalline semiconductor film is not limited, but is preferably formed using silicon or a silicon-germanium alloy.
[0132]
When a crystalline semiconductor film is formed by a laser crystallization method, a pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser, a YAG laser, a YVO laser, or the like is used. 4 Lasers can be used. In the case of using these lasers, a method in which laser light emitted from a laser oscillator is linearly condensed by an optical system and irradiated to a semiconductor film is preferably used. The crystallization conditions are appropriately selected by the practitioner. When an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is 30 Hz, and the laser energy density is 100 to 400 mJ / cm. 2 (Typically 200 to 300 mJ / cm 2 ). When a YAG laser is used, its second harmonic is used, the pulse oscillation frequency is set to 1 to 10 kHz, and the laser energy density is set to 300 to 600 mJ / cm. 2 (Typically 350-500 mJ / cm 2 ). Then, laser light condensed linearly with a width of 100 to 1000 μm, for example, 400 μm, is irradiated over the entire surface of the substrate, and the superposition rate (overlap rate) of the linear laser light at this time is set to 50 to 98%. Good.
[0133]
Next, the surface of the semiconductor layer is washed with an etchant containing hydrofluoric acid to form a gate insulating film 202 covering the semiconductor layer. The gate insulating film 202 is formed using a plasma CVD method or a sputtering method with a thickness of 40 to 150 nm and containing silicon. In this embodiment, a silicon oxynitride film (composition ratio: Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%) is formed with a thickness of 115 nm by a plasma CVD method. Needless to say, the gate insulating film is not limited to the silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure.
[0134]
Next, after cleaning the surface of the gate insulating film 202, a gate electrode 210 is formed.
[0135]
Next, a source region 211 and a drain region 212 are formed by appropriately adding an impurity element (B or the like) which imparts p-type to the semiconductor, here, boron. After the addition, heat treatment, intense light irradiation, or laser light irradiation is performed to activate the impurity elements. In addition, plasma damage to the gate insulating film and plasma damage to the interface between the gate insulating film and the semiconductor layer can be recovered simultaneously with the activation. In particular, in an atmosphere at room temperature to 300 ° C., an impurity element is activated from the front surface or the back surface using an excimer laser. The second harmonic of the YAG laser may be irradiated to activate the laser. The YAG laser is a preferable activation means because it requires less maintenance.
[0136]
In the subsequent steps, after performing hydrogenation, an insulator 213a made of an organic material or an inorganic material (for example, made of a photosensitive organic resin) is formed, and thereafter, an aluminum nitride film, AlN X O Y A first protective film 213b made of an aluminum nitride oxide film or a silicon nitride film is formed. In addition, AlN X O Y May be formed by introducing oxygen, nitrogen, or a rare gas from the gas introduction system by an RF sputtering method using a target made of AlN or Al. AlN X O Y It is sufficient that nitrogen is contained in the layer represented by at least several atm%, preferably 2.5 atm% to 47.5 atm%, and oxygen is 47.5 atm% or less, preferably 0.01 to less than 20 atm%. I just need. Next, a contact hole reaching the source region or the drain region is formed. Next, a source electrode (wiring) 215 and a drain electrode 214 are formed to complete a TFT (p-channel TFT). This TFT is a TFT that controls a current supplied to an OLED (Organic Light Emitting Device).
[0137]
Further, the present invention is not limited to the TFT structure of this embodiment, and if necessary, a lightly doped drain (LDD) structure having an LDD region between a channel formation region and a drain region (or a source region) may be used. . In this structure, a region to which an impurity element is added at a low concentration is provided between a channel formation region and a source or drain region formed by adding an impurity element at a high concentration. This region is referred to as an LDD region. Calling. Further, a so-called GOLD (Gate-drain Overlapped LDD) structure in which an LDD region is overlapped with a gate electrode with a gate insulating film interposed therebetween may be used. Note that the gate electrode is preferably formed to have a stacked structure, and the upper gate electrode and the lower gate electrode are etched so as to have different taper angles, and an LDD structure or a GOLD structure is formed by self-alignment using the gate electrode as a mask.
[0138]
In this embodiment, a p-channel TFT has been described. However, it is needless to say that an n-channel TFT can be formed by using an n-type impurity element (P, As, etc.) instead of the p-type impurity element. No.
[0139]
In this embodiment, the top gate type TFT is described as an example. However, the present invention can be applied regardless of the TFT structure. For example, the present invention is applied to a bottom gate type (reverse stagger type) TFT and a forward stagger type TFT. It is possible to
[0140]
Next, in the pixel portion, a first electrode 217 in contact with a connection electrode in contact with the drain region is arranged in a matrix. This first electrode 217 serves as an anode or a cathode of the light emitting element. Next, an insulator (referred to as a bank, a partition, a barrier, a bank, or the like) 216 covering an end portion of the first electrode 217 is formed.
[0141]
As the insulator 216, a photosensitive organic resin is used. For example, when a negative photosensitive acrylic is used as the material of the insulator 216, the insulator 216 has a curved surface having a first radius of curvature at an upper end thereof, and a second radius of curvature at a lower end of the insulator 216. It is preferable that the first radius of curvature and the second radius of curvature be 0.2 μm to 3 μm. Next, a layer 218 containing an organic compound is formed in the pixel portion, and a second electrode 219 is formed thereover to complete an EL element. This second electrode 219 serves as a cathode or an anode of the EL element.
[0142]
Alternatively, the insulator 216 covering the end of the first electrode 217 may be covered with a second protective film formed using an aluminum nitride film, an aluminum nitride oxide film, or a silicon nitride film.
[0143]
For example, an example in which positive photosensitive acrylic is used as a material of the insulator 216 is illustrated in FIG. Only the upper end of the insulator 316a using positive photosensitive acrylic has a curved surface having a radius of curvature, and the insulator 316a is further formed of an aluminum nitride film, an aluminum nitride oxide film, or a silicon nitride film. Cover with a second protective film 316b.
[0144]
Next, when the first electrode 217 is used as an anode, as a material of the first electrode 217, a metal (Pt, Cr, W, Ni, Zn, Sn, In) having a large work function is used, and an end is insulated. After covering with an object (referred to as a bank, a partition, a barrier, a bank, etc.) 216 or 316, the insulator 216 or the insulator 216 is formed using the evaporation apparatus including the evaporation source holder and the film formation chamber described in Embodiments 1 to 3. The evaporation is performed while moving the evaporation source in accordance with 316. For example, if the degree of vacuum is 5 × 10 -3 Torr (0.665 Pa) or less, preferably 10 -4 -10 -6 Vapor deposition is performed in a film formation chamber evacuated to Pa. At the time of vapor deposition, the organic compound is vaporized in advance by resistance heating, and scatters in the direction of the substrate when the shutter is opened at the time of vapor deposition. The vaporized organic compound scatters upward, is deposited on the substrate through an opening provided in the metal mask, and includes a light emitting layer (including a hole transport layer, a hole injection layer, an electron transport layer, and an electron injection layer). ) Is formed.
[0145]
In the case where a layer containing an organic compound exhibiting white color is formed as a whole of a light-emitting element by an evaporation method, the light-emitting element can be formed by stacking light-emitting layers. For example, Alq 3 , Alq partially doped with a red light-emitting dye Nile Red 3 , P-EtTAZ, and TPD (aromatic diamine) are sequentially laminated to obtain white.
[0146]
In the case of using the evaporation method, as described in Embodiment Mode 3, a container (typically, a crucible) in which an EL material which is an evaporation material is stored in advance by a material maker is provided in the film formation chamber. Is preferred. It is preferable that the crucible is installed without being exposed to the atmosphere, and the crucible is preferably introduced into the film formation chamber while being sealed in the second container. Desirably, a chamber (installation chamber) having vacuum evacuation means connected to the film formation chamber is provided, where the crucible is taken out of the second container under vacuum or an inert gas atmosphere, and the crucible is installed in the film formation chamber. . By doing so, the crucible and the EL material stored in the crucible can be prevented from being contaminated.
[0147]
Next, a second electrode 219 is formed as a cathode over the light-emitting layer. The second electrode 219 includes a thin film containing a metal (Li, Mg, Cs) having a small work function and a transparent conductive film (ITO (indium oxide tin oxide alloy), indium zinc oxide alloy (In 2 O 3 -ZnO), zinc oxide (ZnO) or the like. Further, an auxiliary electrode may be provided over the insulator 216 in order to reduce the resistance of the cathode. The light-emitting element thus obtained emits white light. Note that an example in which the layer 218 containing an organic compound is formed by an evaporation method is described here; however, there is no particular limitation, and an application method (a spin coating method, an inkjet method, or the like) may be used.
[0148]
Further, in this embodiment, an example in which a layer made of a low molecular material is stacked as the organic compound layer is described; however, a layer made of a high molecular material and a layer made of a low molecular material may be stacked.
[0149]
Note that an active matrix light emitting device having a TFT may have two types of structures in the light emission direction. One is a structure in which light emitted from the light-emitting element passes through the second electrode and enters the eyes of an observer. In this case, light emitted from the light-emitting element passes through the second electrode and enters the eyes of an observer, and can be manufactured using the above-described steps.
[0150]
In another structure, light emitted from the light-emitting element passes through the first electrode and the substrate and enters the eyes of an observer. In the case where light emitted from the light-emitting element passes through the first electrode and enters a viewer's eyes, it is preferable that the first electrode 217 be formed using a light-transmitting material. For example, when the first electrode 217 is used as an anode, a transparent conductive film (ITO (indium tin oxide alloy), indium zinc oxide alloy (In 2 O 3 -ZnO), zinc oxide (ZnO), or the like, the end of which is covered with an insulator (referred to as a bank, a partition, a barrier, a bank, etc.) 216, and a layer 218 containing an organic compound is formed. Metal film (MgAg, MgIn, AlLi, CaF 2 , CaN, or an alloy, or a film formed by co-evaporation of aluminum and an element belonging to Group 1 or 2 of the periodic table) may be used as a cathode. The cathode may be formed selectively by using a resistance heating method by vapor deposition and by using a vapor deposition mask.
[0151]
After the steps up to the formation of the second electrode 219 in the above steps, a sealing substrate is attached with a sealant to seal the light-emitting element formed over the substrate 200.
[0152]
Here, an external view of the entire active matrix light-emitting device is described with reference to FIGS. Note that FIG. 18A is a top view illustrating the light-emitting device, and FIG. 18B is a cross-sectional view of FIG. 18A cut along AA ′. A source signal line driver circuit 1101, a path, a pixel portion 1102, and a gate signal line driver circuit 1103 are provided over a substrate 1110. Further, the inside surrounded by the sealing substrate 1104, the sealant 1105, and the substrate 1110 is a space 1107.
[0153]
Note that a wiring 1108 for transmitting a signal input to the source signal line driver circuit 1101 and the gate signal line driver circuit 1103 receives a video signal or a clock signal from an FPC (flexible printed circuit) 1109 serving as an external input terminal. Although only the FPC is shown here, a printed wiring board (PWB) may be attached to the FPC. The light-emitting device in this specification includes not only the light-emitting device body but also a state in which an FPC or a PWB is attached thereto.
[0154]
Next, a cross-sectional structure is described with reference to FIG. A driver circuit and a pixel portion are formed over a substrate 1110; here, a source signal line driver circuit 1101 and a pixel portion 1102 are illustrated as the driver circuits.
[0155]
Note that as the source signal line driver circuit 1101, a CMOS circuit in which an n-channel TFT 1123 and a p-channel TFT 924 are combined is formed. Further, the TFT forming the driver circuit may be formed using a CMOS circuit, a PMOS circuit, or an NMOS circuit. Further, in this embodiment, a driver integrated type in which a drive circuit is formed on a substrate is shown; however, this is not always necessary, and the driver circuit can be formed outside instead of on the substrate.
[0156]
The pixel portion 1102 is formed by a plurality of pixels including a switching TFT 1111, a current control TFT 1112, and a first electrode (anode) 1113 electrically connected to a drain thereof.
[0157]
Further, an insulating film 1114 is formed at both ends of the first electrode (anode) 1113, and a layer 1115 containing an organic compound is formed over the first electrode (anode) 1113. The layer 1115 containing an organic compound is formed using the evaporation apparatus described in Embodiments 1 and 2 by moving an evaporation source holder in accordance with the insulating film 1114. Further, a second electrode (cathode) 1116 is formed over the layer 1115 containing an organic compound. Thus, a light-emitting element 1118 including the first electrode (anode) 1112, the layer 1115 containing an organic compound, and the second electrode (cathode) 1116 is formed. Here, since the light-emitting element 1118 is an example of emitting white light, a color filter including a color conversion layer 1131 and a light-blocking layer (BM) 1132 (an overcoat layer is not illustrated here for simplicity) is provided.
[0158]
Note that FIGS. 19A and 19B illustrate a structure in which light emitted from the light-emitting element passes through the second electrode and enters the eyes of an observer; therefore, the color filter is provided on the sealing substrate side 1104. However, in a structure in which light emitted from the light-emitting element passes through the first electrode and enters the eyes of an observer, the color filter may be provided on the substrate 1110 side.
[0159]
The second electrode (cathode) 1116 also functions as a wiring common to all pixels, and is electrically connected to the FPC 1109 via the connection wiring 1108. In addition, a third electrode (auxiliary electrode) 1117 is formed over the insulating film 1114, so that the resistance of the second electrode is reduced.
[0160]
In addition, a sealing substrate 1104 is attached with a sealant 1105 in order to seal the light-emitting element 1118 formed over the substrate 1110. Note that a spacer made of a resin film may be provided in order to secure an interval between the sealing substrate 1104 and the light-emitting element 1118. The space 1107 inside the sealant 1105 is filled with an inert gas such as nitrogen. Note that an epoxy resin is preferably used as the sealant 1105. It is preferable that the sealant 1105 is a material that does not transmit moisture and oxygen as much as possible. Further, a substance having an effect of absorbing oxygen or water may be contained in the space 1107.
[0161]
In this embodiment, a plastic substrate made of FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), mylar, polyester, acrylic, or the like is used as a material of the sealing substrate 1104 in addition to a glass substrate or a quartz substrate. be able to. After the sealing substrate 1104 is bonded with the sealing agent 1105, the sealing substrate 1104 can be further sealed with a sealing agent so as to cover a side surface (exposed surface).
[0162]
By enclosing the light-emitting element as described above, the light-emitting element can be completely shut off from the outside, and a substance such as moisture or oxygen that promotes the deterioration of the organic compound layer can be prevented from entering from the outside. Therefore, a highly reliable light-emitting device can be obtained.
[0163]
This embodiment can be freely combined with any one of Embodiment Modes 1 to 4.
[0164]
(Example 1)
Examples of electronic devices using the light emitting device of the present invention include a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, a sound reproducing device (car audio, audio component, etc.), a notebook personal computer, a game device, A portable information terminal (a mobile computer, a mobile phone, a portable game machine, an electronic book, or the like), an image reproducing apparatus provided with a recording medium (specifically, a recording medium such as a Digital Versatile Disc (DVD)) is reproduced, and the image is reproduced. Device having a display capable of displaying). In particular, it is desirable to use a light emitting device for a portable information terminal in which the screen is often viewed from an oblique direction, since the wide viewing angle is regarded as important. FIG. 20 shows specific examples of these electronic devices.
[0165]
FIG. 20A illustrates a light-emitting device, which includes a housing 2001, a support base 2002, a display portion 2003, a speaker portion 2004, a video input terminal 2005, and the like. The light emitting device of the present invention can be used for the display portion 2003. According to the invention, the light-emitting device shown in FIG. 20A is completed. Since the light-emitting device is a self-luminous type, it does not require a backlight and can be a display portion thinner than a liquid crystal display. Note that the light-emitting devices include all information-display light-emitting devices for personal computers, TV broadcast reception, advertisement display, and the like.
[0166]
FIG. 20B illustrates a digital still camera, which includes a main body 2101, a display portion 2102, an image receiving portion 2103, operation keys 2104, an external connection port 2105, a shutter 2106, and the like. The light-emitting device of the present invention can be used for the display portion 2102. According to the present invention, a digital still camera shown in FIG. 20B is completed.
[0167]
FIG. 20C illustrates a laptop personal computer, which includes a main body 2201, a housing 2202, a display portion 2203, a keyboard 2204, an external connection port 2205, a pointing mouse 2206, and the like. The light emitting device of the present invention can be used for the display portion 2203. According to the present invention, the light emitting device shown in FIG. 20C is completed.
[0168]
FIG. 20D illustrates a mobile computer, which includes a main body 2301, a display portion 2302, a switch 2303, operation keys 2304, an infrared port 2305, and the like. The light emitting device of the present invention can be used for the display portion 2302. According to the present invention, the mobile computer shown in FIG. 20D is completed.
[0169]
FIG. 20E illustrates a portable image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) including a recording medium, which includes a main body 2401, a housing 2402, a display portion A 2403, a display portion B 2404, and a recording medium (such as a DVD). A reading unit 2405, operation keys 2406, a speaker unit 2407, and the like are included. The display portion A 2403 mainly displays image information, and the display portion B 2404 mainly displays character information. The light-emitting device of the present invention can be used for these display portions A, B 2403, and 2404. Note that the image reproducing device provided with the recording medium includes a home game machine and the like. According to the present invention, the DVD reproducing device shown in FIG. 20E is completed.
[0170]
FIG. 20F illustrates a goggle-type display (head-mounted display), which includes a main body 2501, a display portion 2502, and an arm portion 2503. The light-emitting device of the present invention can be used for the display portion 2502. According to the present invention, the goggle type display shown in FIG. 20F is completed.
[0171]
FIG. 20G illustrates a video camera, which includes a main body 2601, a display portion 2602, a housing 2603, an external connection port 2604, a remote control receiving portion 2605, an image receiving portion 2606, a battery 2607, a voice input portion 2608, operation keys 2609, and the like. . The light emitting device of the present invention can be used for the display portion 2602. According to the present invention, the video camera shown in FIG. 20G is completed.
[0172]
Here, FIG. 20H illustrates a mobile phone, which includes a main body 2701, a housing 2702, a display portion 2703, a sound input portion 2704, a sound output portion 2705, operation keys 2706, an external connection port 2707, an antenna 2708, and the like. The light-emitting device of the present invention can be used for the display portion 2703. Note that the display portion 2703 displays white characters on a black background, so that current consumption of the mobile phone can be suppressed. Further, according to the present invention, the mobile phone shown in FIG. 20H is completed.
[0173]
If the light emission luminance of the light emitting material is increased in the future, the light including the output image information can be enlarged and projected by a lens or the like and used for a front type or rear type projector.
[0174]
Further, the electronic devices often display information distributed through electronic communication lines such as the Internet and CATV (cable television), and in particular, opportunities to display moving image information are increasing. Since the response speed of the light-emitting material is extremely high, the light-emitting device is preferable for displaying moving images.
[0175]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a manufacturing apparatus in which a plurality of film forming chambers for performing a vapor deposition process are continuously arranged. As described above, since the film formation processing is performed in a plurality of film formation chambers almost in parallel, the throughput of the light emitting device can be improved, and the processing time per substrate can be shortened.
[0176]
Further, according to the present invention, one or several film forming chambers can be maintained without temporarily stopping the production line, although the number of processed wafers is slightly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a manufacturing apparatus of the present invention. (Embodiment 1)
FIG. 2 is a diagram showing an example of a sequence. (Embodiment 1)
FIG. 3 is an example of a substrate transfer path. (Embodiment 1)
FIG. 4 is a diagram showing an example of a sequence. (Embodiment 1)
FIG. 5 is an example of a substrate transfer path. (Embodiment 1)
FIG. 6 is a diagram showing an example of a sequence. (Embodiment 1)
FIG. 7 is an example of a transfer path for two substrates. (Embodiment 1)
FIG. 8 is a view showing a vapor deposition apparatus of the present invention. (Embodiment 2)
FIG. 9 is a view showing a vapor deposition apparatus of the present invention. (Embodiment 2)
FIG. 10 shows a container of the present invention. (Embodiment 3)
FIG. 11 shows a container of the present invention. (Embodiment 3)
FIG. 12 is a view showing an evaporation source holder of the present invention. (Embodiment 3)
FIG. 13 is a view showing a manufacturing system of the present invention. (Embodiment 4)
FIG. 14 is a view showing a transport container of the present invention. (Embodiment 4)
FIG. 15 is a diagram showing a vapor deposition apparatus of the present invention. (Embodiment 4)
FIG. 16 is a view showing a vapor deposition apparatus of the present invention. (Embodiment 4)
FIG. 17 illustrates a light-emitting device of the present invention. (Example 1)
FIG. 18 illustrates a light-emitting device of the present invention. (Example 1)
FIG. 19 illustrates a light-emitting device of the present invention. (Example 1)
FIG. 20 illustrates an example of an electronic device using the present invention.
FIG. 21 is a diagram showing an example of a manufacturing apparatus of the present invention. (Embodiment 1)
FIG. 22 is a diagram showing a conventional evaporation apparatus.

Claims (5)

ロード室、該ロード室に連結された搬送室、及び該搬送室に連結された複数の成膜室とを有する製造装置であって、
前記複数の成膜室は、前記成膜室内を真空にする真空排気処理室と連結され、マスクと基板の位置あわせを行うアライメント手段と、蒸着源と、該蒸着源を加熱する手段とを有し、
前記複数の成膜室のうち、少なくとも2つの成膜室では並行してそれぞれの成膜室に搬入された基板上に蒸着が行われることを特徴とする製造装置。
A manufacturing apparatus having a load chamber, a transfer chamber connected to the load chamber, and a plurality of film formation chambers connected to the transfer chamber,
The plurality of film formation chambers are connected to a vacuum exhaust processing chamber that evacuates the film formation chamber, and includes an alignment unit that aligns a mask and a substrate, a deposition source, and a unit that heats the deposition source. And
A manufacturing apparatus, wherein at least two of the plurality of film forming chambers perform vapor deposition on a substrate carried into each of the film forming chambers in parallel.
ロード室、該ロード室に連結された搬送室、及び該搬送室に連結された複数の成膜室と、封止室とを有する製造装置であって、
前記複数の成膜室は、前記成膜室内を真空にする真空排気処理室と連結され、マスクと基板の位置あわせを行うアライメント手段と、蒸着源と、該蒸着源を加熱する手段とを有し、
前記複数の成膜室のうち、少なくとも2つの成膜室では並行してそれぞれの成膜室に搬入された基板上に蒸着が行われ、
前記封止室は複数設けられ、基板は、前記複数の封止室のうちの一つにそれぞれ振り分けられ、封止されることを特徴とする製造装置。
A manufacturing apparatus having a load chamber, a transfer chamber connected to the load chamber, and a plurality of film formation chambers connected to the transfer chamber, and a sealing chamber,
The plurality of film formation chambers are connected to a vacuum exhaust processing chamber that evacuates the film formation chamber, and includes an alignment unit that aligns a mask and a substrate, a deposition source, and a unit that heats the deposition source. And
In at least two of the plurality of film forming chambers, vapor deposition is performed on a substrate carried into each of the film forming chambers in parallel,
A manufacturing apparatus, wherein a plurality of the sealing chambers are provided, and the substrate is distributed to one of the plurality of sealing chambers and sealed.
ロード室、該ロード室に連結された搬送室、及び該搬送室に連結された複数の成膜室とを有する製造装置であって、
前記複数の成膜室は、前記成膜室内を真空にする真空排気処理室と連結され、マスクと基板の位置あわせを行うアライメント手段と、蒸着源と、該蒸着源を加熱する手段とを有し、
前記複数の成膜室のうち、少なくとも2つの成膜室では並行してそれぞれの成膜室に搬入された基板上に蒸着が行われ、且つ、少なくとも一つの成膜室では成膜室内のクリーニングが行われることを特徴とする製造装置。
A manufacturing apparatus having a load chamber, a transfer chamber connected to the load chamber, and a plurality of film formation chambers connected to the transfer chamber,
The plurality of film formation chambers are connected to a vacuum exhaust processing chamber that evacuates the film formation chamber, and includes an alignment unit that aligns a mask and a substrate, a deposition source, and a unit that heats the deposition source. And
In at least two of the plurality of film forming chambers, vapor deposition is performed on a substrate carried into each of the film forming chambers in parallel, and in at least one of the plurality of film forming chambers, cleaning of the film forming chamber is performed. Is carried out.
請求項1乃至3のいずれか一において、前記複数の成膜室のうち、少なくとも2つの成膜室では、同一の有機化合物を含む層の蒸着が並行して行われることを特徴とする製造装置。4. The manufacturing apparatus according to claim 1, wherein in at least two of the plurality of film forming chambers, layers containing the same organic compound are vapor-deposited in parallel. 5. . ロード室、該ロード室に連結された搬送室、及び該搬送室に連結された複数の成膜室とを有する製造装置であって、
前記複数の成膜室は、前記成膜室内を真空にする真空排気処理室と連結され、マスクと基板の位置あわせを行うアライメント手段と、蒸着源と、該蒸着源を加熱する手段とを有し、
ロード室に搬入される複数の基板は、前記搬送室で前記複数の成膜室の一つにそれぞれ振り分けられて搬入され、それぞれの基板は、前記成膜室の数と同数の異なる経路のいずれか一で処理されることを特徴とする製造装置。
A manufacturing apparatus having a load chamber, a transfer chamber connected to the load chamber, and a plurality of film formation chambers connected to the transfer chamber,
The plurality of film formation chambers are connected to a vacuum exhaust processing chamber that evacuates the film formation chamber, and includes an alignment unit that aligns a mask and a substrate, a deposition source, and a unit that heats the deposition source. And
The plurality of substrates carried into the load chamber are distributed to and carried into one of the plurality of film formation chambers in the transfer chamber, and each substrate has one of the same number of different paths as the number of the film formation chambers. A manufacturing apparatus characterized by being processed in a single process.
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