JP2005307254A

JP2005307254A - 蒸着方法

Info

Publication number: JP2005307254A
Application number: JP2004124080A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Fushimi; 正弘伏見
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】被蒸着基板上にダメージを与えず選択的に且つ正確に蒸着する蒸着方法を提供する。
【解決手段】光照射手段にレーザー光を用い、前記レーザー光の照射位置を変化させることにより、蒸発位置を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸着で膜を形成する方法、特に有機発光素子の有機層の蒸着方法に係るものである。

パターン形成した金属とその上に、蒸着する有機薄膜層を設け、真空中で金属を加熱することにより有機材料を対向基板上に蒸着させる方法が提案されており、素子へのダメージを防ぐために、レーザー反射部をレーザー吸収材料部のない部分に形成し選択的に膜を蒸着することが示されている。（例えば、特許文献１参照）図１０は、従来例の説明図であり、１は蒸着基板、２はレーザー吸収材料部、３は蒸着材料層、４はレーザー光、５は被蒸着基板、６は蒸着膜、７はレーザー反射部を示す。レーザー光４により、レーザー吸収材料部２が加熱され、蒸着材料層３が被蒸着基板５に蒸着され、蒸着膜６を形成することができる。
米国特許第５９３９２７２号公報

しかしながら、レーザー反射層とレーザー吸収層が隣接することにより、吸収層から反射層への熱の伝達が起こり、蒸着領域がぼやけてしまう問題があった。また、レーザー反射層とレーザー吸収層を形成する際に、パターンずれが生じ、いずれの層も形成されない領域では、レーザーが蒸着される被蒸着基板側に漏れ、ダメージを生じてしまう問題があった。また、レーザー吸収材料部以外の部分に蒸着した材料は利用することが出来ないために、一枚の蒸着板で形成できる蒸着回数が少ないという問題があった。

第一に、基板上に光吸収材料部を形成し、その上に蒸着材料層を塗布した蒸着基板と、被蒸着基板を対向配置し、該光吸収材料部に光照射することにより加熱する加熱手段とを有し、前記加熱手段により該蒸着材料層を蒸発させる蒸着方法に関して、前記光照射手段にレーザー光を用い、前記レーザー光の照射位置を変化させることにより、蒸発位置を制御することを特徴とする。

第二に、前記レ−ザー光の光源と前記光吸収材料部との間にレーザー光遮蔽材料部を配置し、該レーザー光遮蔽材料部の非形成部分に該光吸収材料部が分割配置されていることを特徴とする。

第三に、前記蒸着基板と被蒸着基板の位置を変化させて、被蒸着領域に複数回の蒸着を行うことを特徴とする。

レーザー光を走査し、画素に合わせて配置した光吸収材料部のみに照射して光吸収材料部を加熱することにより、被蒸着基板上にダメージを与えず選択的に且つ正確に蒸着を実施できる効果がある。また、本発明は、高真空が必要でない点、蒸着材料層の膜厚で蒸着量が制御出来る点、蒸着時に膜厚計が不要である特徴を有しており、量産性に優れた蒸着装置の提供が可能となる。

基板上にレーザー光吸収材料部を形成し、その上に蒸着材料を塗布した蒸着基板を作製する。この蒸着基板に被蒸着基板を対向配置して、蒸発位置に合わせてレーザー光の照射位置を変化させて、レーザー吸収材料部にレーザー光を照射させることにより、選択的にレーザー光吸収材料部を加熱して、被蒸着基板へ蒸着材料を精度良く蒸着させることが出来る。このとき、光吸収材料部を分割して配列することにより、蒸着領域をより正確に制御することが可能である。また、２回目以降の蒸着時には、上述蒸着基板を所定量移動させることにより、同じ蒸着基板から複数回の蒸着が可能となる。さらに、レーザー光源と光吸収材料部との間にレーザー光の遮蔽材料部を設けることにより、レーザーの走査ずれによる蒸着パターンずれやレーザー光による素子基板上へのダメージを防ぐことができる。また、本発明は、高真空が必要でない点、蒸着量が蒸着基板上に形成した蒸着材料層の膜厚で制御できるため、蒸着時に膜厚計が不要である特徴を有しており、量産性に優れる方法である。

被蒸着基板上への蒸着時の真空度は、概ね０．１Pa以下であれば蒸着が可能である。有機ＥＬ材料の蒸着においては、残留ガスとの反応性を考慮して、好適には、０．０１Pa以下が望ましい。また、蒸着基板と被蒸着基板の距離は被蒸着基板側に蒸着時の熱的ダメージが生じない場合には、蒸着基板と被蒸着基板を密着させることも可能である。有機ＥＬ材料の蒸着においては、形成する蒸着パターンのサイズにもよるが、概ね２ｍｍから０．１ｍｍの間が望ましい。

レーザー光としては、ＹＡＧレーザー、グリーンレーザー、炭酸ガスレーザー等の各種の光源を適用することが可能である。ガラス基板を蒸着基板として用いた場合には、レーザー光に対して透光性が高いことが望まれる。このため、１０６４ｎｍの波長を持つＹＡＧレーザーや５３２nmのグリーンレーザーを好適に使用することができる。蒸着基板としては、上述のレーザー透過性が高いことに加え、レーザー吸収材料部の発熱に対して安定なことが望まれる。この観点から、高歪点ガラスや石英ガラスを好適に用いることができる。吸収材料としては、レーザー光を吸収し発熱する材料であれば適用可能であるが、白金、タンタル、タングステン等の高融点金属材料が好適である。

なお、蒸着基板上に形成する蒸着材料層は、蒸着、スパッタ、CVD等の真空成膜法やスピンコート、スプレー法、浸漬堆積法などの湿式成膜法により形成することが可能であり、蒸着材料に合わせて各種の製法を選択することができる。

以下に、本発明の詳細について、図面を用いて説明する。

図１から図３は本発明の第一の実施例を説明するための図であり、図１は本発明の蒸着方法を示す図であり、図２は本発明を適用して作製した有機EL素子の断面図を示す図、図３は蒸着装置の概要図である。

図中、１１は蒸着基板、１２はレーザー吸収材料部、１３は蒸着材料層、１４はレーザー光、１５は被蒸着基板、１６は蒸着膜を、２１は基板、２２下部電極、２３はホール輸送層、２４は有機発光層、２６は電子輸送層、２７は上部電極、３１は真空容器、３２はレーザー光透過窓、３３はレーザー照射部、３４は排気管、３５は排気装置を示す。

本実施例においては、本発明の蒸着は２４の有機発光層を形成する際に適用した。

ここで、本発明を適用して作製した有機EL素子について説明する。

基板上には、駆動回路としてTFT回路（図示せず）を用い、Ｃｒ膜をスパッタで成膜後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングを行い下部電極２２を形成した。２３のホール輸送層は、トリフェニルジアミン（ＴＰＤ）を５０ｎｍの厚さに蒸着して作製した。２４の有機発光層としては、アルミニウムキノリノール錯体（Ａｌｑ_３）を用い、蒸着法を用いて、蒸着基板１１上に５０ｎｍの厚さに形成した。蒸着基板１１は石英ガラスを用い、蒸着基板１１上に予めフォトリソグラフィ法を用いてパターニングしたレジストを設けた後、スパッタ法を用い、密着層としてＴｉを５ｎｍ形成した後、白金層を１００ｎｍの厚さに形成した。その後、リフトオフ法を用いてレジストを除去してレーザー吸収材１２のパターンを形成した。なお、レーザー吸収材１２は、ＥＬ素子を形成する５０ｍｍ角の領域に、０．０６ｍｍ角のサイズで、下部電極２２のピッチに合わせて０．０８ｍｍピッチで形成した。レーザーには、１０６４ｎｍの波長のＹＡＧレーザーを用い、ガルバノミラーを用いて、レーザー吸収材１２の形成部のみにレーザーが照射される様にスキャンを行った。なお、レーザー吸収材１２上に形成されるレーザーのスポットはφ０．０４ｍｍとし、5Ｗ、１０μｓｅｃの照射時間でレーザー照射を行った。図３に示す様に、レーザー照射部３３から放出されたレーザー光は、３２のレーザー光透過窓を通過して、真空容器３１内に配置された蒸着基板１１に照射され、被蒸着基板１５に蒸着材料が蒸着される。この様子は、図１（ａ）及び（ｂ）に示した。蒸着材料層１３は、下部電極２２及びホール輸送層２３の形成された被蒸着基板１５上に蒸着され、蒸着膜１３を形成した。なお、本実施例においては、有機発光層２４の蒸着時の真空度は、０．０００１Ｐａとした。また、蒸着基板１１と被蒸着基板１５の間隙は０．３ｍｍとした。なお、３２のレーザー光透過窓には石英ガラスを用い、排気装置３５は、ターボ分子ポンプおよびスクロールポンプより構成される装置を用いた。また、蒸着基板１１と被蒸着基板１５とのアライメントは、レーザー吸収材料部及び下部電極形成時に同時に作製したアライメントマーク（図示せず）で行った。

次に、バソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）を、通常の抵抗加熱蒸着法を用いて、５０ｎｍの厚さに蒸着し電子輸送層２５を形成した。最後に、スパッタ法をもちいて、ＩＴＯを１５０ｎｍの厚さに形成して上部電極２６として有機ＥＬ素子を作製した。

この有機ＥＬ素子を駆動したところ、パターンずれがなく良好な表示が出来た。

ここで、本発明第二の実施例について説明する。

本実施例の特徴は、レーザー光源とレーザー吸収材料部との間に、レーザー光遮蔽材料部を配置したことである。図４から図６は本実施例の説明図であり、図４は本発明の蒸着方法を説明する図であり、図５及び図６は、レーザー光遮蔽材料部の一部である。

図中、４１はレーザー遮蔽材料部、４２はレーザー吸収材料部の非形成部を示し、他の符号は実施例１と同様である。

本実施例においても、実施例一と同様に有機EL素子を作製した。なお、本実施例においては、レーザー吸収材料部は、０．０４ｍｍ角のサイズで、下部電極２２のピッチに合わせて０．０６ｍｍピッチで形成した。また、図５に示すレーザー遮光材料部４１は厚み０．３ｍｍのニッケル−鉄合金をエッチング法により一部除去し、φ０．０３ｍｍのレーザー吸収材料部の非形成部４２を０．０６ｍｍピッチで作製した。実施例と同様に、蒸着してパターンずれがない有機ＥＬ素子の作製ができた。

図６は、レーザー吸収材料部の別の形態を示す図であり、電界析出法によりニッケルをパターン形成して０．１５ｍｍの厚みに形成したものでありレーザー吸収材料部の非形成部４２、のサイズは０．０３ｍｍ角である。上記同様に蒸着が出来、有機ＥＬ素子の作製ができた。

本実施例の場合には、位置合わせのずれによりレーザー光が被蒸着基板に照射されることを防ぎ、歩留まりを向上させることができる。また、ピッチの細かい高精細な有機ＥＬ素子の作製に有利である。

次に、本発明第三の実施例について説明する。

本実施例の特徴は、レーザー光源とレーザー吸収材料部との間に配置する、レーザー光遮蔽材料部を蒸着基板の裏面に形成した点である。図７は本実施例の説明図であり、レーザー光遮蔽材料部を備えた蒸着基板である。

図中、７１はレーザー吸収材料部、７２はレーザー吸収材料部の非形成部を示し、他の符号は他の実施例と同様である。

本実施例においては、両面アライナーを用い、蒸着基板１１の裏面にレーザー吸収材料部１２の形成位置に合わせて、レジストパターグを行いレーザー吸収材料部と同じくスパッタ法を用いて白金を形成した。なお、白金の厚さは１５０ｎｍとした。

本実施例においては、レーザー吸収材料部の非形成部のＬ１は０．０４ｍｍ、レーザー遮蔽材料部の非形成部７２のＬ２は０．３０ｍｍとし、いずれも角形に形成した。なお、有機発光層蒸着の際の真空度は、０．０１Ｐａとした。また、蒸着基板と被蒸着基板の間隙は０．４ｍｍとした。本実施例においても、ずれのない蒸着が実施できた。

本実施例においては、レーザー吸収材料部１２とレーザー遮光材料部７１は、同じ蒸着基板上に形成しているため、蒸着時に位置合わせ工程が不要である。

ここで、本発明第四の実施例について説明する。

本実施例の特徴は、レーザー吸収材料部の形成数を複数回の蒸着分とする方法である。図８及び図９は本実施例の説明図であり、図８は蒸着方法、図９蒸着基板の一部を示す図である。なお、図８において（ａ）及び（ｂ）は1回目の蒸着の様子を説明する図、（ｃ）及び（ｄ）は２回目の蒸着の様子を説明する図である。図中、９１、９２は図８におけるレーザー吸収材料部１２のうち、一回目の蒸着時に使用する吸収材料部とニ回目の蒸着時に使用する吸収材料部を夫々示す。９３と９４は各々の蒸着における被蒸着基板との位置合わせ様アライメントマークである。また、他の符号は、他実施例と同様である。

実施例１と同様の方法を用いて、図８（ａ）及び（ｂ）で最初の蒸着を実施した後、蒸着基板１１を所定量動かし、２枚目の被蒸着基板１５に蒸着を行った。本実施例においては、レーザー吸収材１２は、ＥＬ素子を形成する４０ｍｍ角の領域に、０．０５ｍｍ角のサイズで、０．０６ｍｍピッチで形成した。なお、作製した有機ＥＬ基板の下部電極１６のピッチは０．１２ｍｍとした。本実施例の方法を用いても良好に蒸着することが出来た。

なお、本実施例においては、一枚の蒸着基板で二枚の被蒸着基板を作製したが、さらに多数枚の被蒸着基板に対して蒸着することも可能である。また、カラー有機ＥＬ素子を作製する場合には、赤、緑、青の各色に対して蒸着板を作製し、複数の被蒸着基板に蒸着することも可能である。

本実施例の方法により、一枚の蒸着基板から複数の被蒸着基板への蒸着が可能となり、蒸着材料の有効利用が可能となる。

本発明、第一実施例の蒸着方法説明図である。本発明を適用して作製した有機EL素子の断面図である。本発明の蒸着装置の概要図である。本発明、第二実施例の蒸着方法説明図である。本発明、第二実施例のレーザー光遮蔽材料部の一例である。本発明、第二実施例のレーザー光遮蔽材料部の一例である。本発明、第三実施例のレーザー光遮蔽材料部を備えた蒸着基板である。本発明、第四実施例の蒸着方法説明図である。本発明、第四実施例の蒸着基板の一部を示す図である。従来例を示す図である。

符号の説明

１１蒸着基板
１２レーザー吸収材料部
１３蒸着材料層
１４レーザー光
１５被蒸着基板
１６蒸着膜
２１基板
２２下部電極
２３ホール輸送層
２４有機発光層
２６電子輸送層
２７上部電極
３１真空容器
３２レーザー光透過窓
３３レーザー照射部
３４排気管
３５排気装置
４１レーザー遮蔽材料部
４２レーザー吸収材料部の非形成部
７１レーザー吸収材料部
７２レーザー吸収材料部の非形成部
９１一回目の蒸着時に使用する吸収材料部
９２二回目の蒸着時に使用する吸収材料部
９３アライメントマーク
９４アライメントマーク

Claims

基板上に光吸収材料部を形成し、その上に蒸着材料層を塗布した蒸着基板と、被蒸着基板を対向配置し、該光吸収材料部に光照射することにより加熱する加熱手段とを有し、前記加熱手段により該蒸着材料層を蒸発させる蒸着方法に関して、
前記光照射手段にレーザー光を用い、前記レーザー光の照射位置を変化させることにより、蒸発位置を制御することを特徴とする蒸着方法。
前記レ−ザー光の光源と前記光吸収材料部との間にレーザー光遮蔽材料部を配置し、該レーザー光遮蔽材料部の非形成部分に該光吸収材料部が分割配置されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着方法。
前記蒸着基板と被蒸着基板の位置を変化させて、被蒸着領域に複数回の蒸着を行うことを特徴とする請求項１に記載の蒸着方法。