JP2007070679A - 成膜装置、成膜装置系、成膜方法、及び電子機器または有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 - Google Patents

成膜装置、成膜装置系、成膜方法、及び電子機器または有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 高価な有機ＥＬ原料を無駄なく利用すると共に、有機ＥＬ膜を長時間に亘って均一に成膜できる成膜装置及びそのための治具を提供することである。
【解決手段】 単一の原料容器部に対して、複数の吹き出し容器を備え、原料容器部の有機ＥＬ原料を気化してキャリアガスと共に各吹き出し容器に供給する配管系を他の吹き出し容器の配管系へ切り替える切替器を備えている。このように、複数の吹き出し容器に対して、単一の原料容器部から有機ＥＬ原料を切り替え供給することにより、有機ＥＬ原料の利用効率を改善できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、所定材料の層を成膜するための成膜装置、当該成膜装置を複数有する成膜装置系、成膜方法、及び当該成膜方法を用いた電子機器または有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法に関するものである。
所定材料の原料を気化させて所定材料層を成膜する方法は、半導体方法又はフラットパネルディスプレイ方法、その他の電子方法の製造において広く用いられている。このような電子方法の一例として、以下では有機ＥＬ表示装置に例をとって説明する。輝度が十分に明るくかつ寿命が数万時間以上となる有機ＥＬ表示装置は、自発光型素子である有機ＥＬ素子を用いており、バックライトなどの周辺部品が少ないため薄く構成でき、平面表示装置として理想的である。
このような有機ＥＬ表示装置を構成する有機ＥＬ素子には表示装置としての特性から、大型の画面でありながら、素子寿命が長寿命であること、画面内での発光輝度及び素子寿命にばらつきがなく、またダークスポットなどに代表される欠陥が無いことなどが要求されている。その要求を満たすには有機ＥＬ膜の成膜技術がきわめて重要である。
例えば、２０インチ程度の大型基板において、有機ＥＬ膜を均一に成膜するための成膜装置としては、特許文献１（特開２００４−７９９０４号公報）に記載の装置などが用いられている。特許文献１の成膜装置は、装置内に設置されたインジェクタ内部の配管構成をツリー状に最適配置することにより、原料ガスをキャリアガスと共に基板上に一様に分散させ、大型基板における膜厚の均一性を確保しようとしたものである。
最近、この種の有機ＥＬ装置に対しても、２０インチ以上の大型化が要求されている。しかしながら、このような要求に応えるためには、発光効率の悪さ及び短寿命であると云う有機ＥＬ装置特有の種々の欠点を克服しなければならない。ここで、有機ＥＬ装置を構成する発光層を含む各種有機ＥＬ膜は、他の表示装置に形成される膜に比較して、数十ｎｍと極端に薄いため、分子単位で成膜する技術が必要であり、且つ、分子単位の成膜を高精度で成膜することも極めて重要である。
２０インチ以上の大型化にも適用できる成膜装置として、本発明者等は特願２００５−１１０７６０（先行出願１）において、有機ＥＬ装置を形成する各種の有機ＥＬ原料を均一に且つ迅速に成膜する成膜装置を提案した。
提案された成膜装置は、同一の有機ＥＬ原料を蒸発、気化させる２つの原料容器と、当該有機ＥＬ原料を基板上に吹き出す吹き出し容器と、これら原料容器と吹き出し容器とを接続する配管系（即ち、流通経路）とを備えている。この場合、一方の原料容器から吹き出し容器に対して、有機ＥＬ原料を供給する際、複数のバルブ及びオリフィスを含む配管系を成膜開始前、成膜時、及び成膜停止時に切り替えると共に、配管系の温度を制御している。この構成では、成膜時以外の時間中、配管系に残留するガスを迅速に排出すると共に、他方の原料容器にガスを流通させている。
先行出願１に示された成膜装置では、配管系に残留しているガスによる汚染を防止できると共に、成膜開始前、成膜時、及び成膜停止時における状態遷移を迅速に行うことができる。先行出願１に係る成膜装置は、配管系に残留している有機ＥＬ原料による汚染を防止できるため、有機ＥＬ装置の輝度及び寿命を著しく改善することができる。
しかしながら、先行出願１に示された構成を採用した場合、有機ＥＬ装置の発光層等を形成する有機ＥＬ材料の利用効率を更に改善する必要があり、且つ、有機ＥＬ装置の更なる大型化のためには、有機ＥＬ素子の輝度を更に改善すると共に、有機ＥＬ素子の長寿命化を図る必要があることが判明した。
また、先行出願１に示された成膜装置では、成膜時、気化された有機ＥＬ材料は一方の原料容器から吹き出し容器に吹き出されているが、成膜時以外の時間、一方の原料容器から外部へ気化され有機ＥＬ材料を排出している。このように、有機ＥＬ材料は成膜時にのみ有効に使用されるだけであり、成膜時以外の時間、有効に使用されていないため、使用する有機ＥＬ材料の利用効率が悪いと云う欠点も見出された。
ここで、本発明の目標とする有機ＥＬ装置の特性並びに構造について説明しておく。まず、本発明で目標とする有機ＥＬ装置は、一万時間以上の長寿命を持つと共に、１００ｌｍ／Ｗ以上の発光効率を有する有機ＥＬ装置である。また、本発明に係る有機ＥＬ装置の構造について、概略的に説明しておくと、ガラス基板上に透明導電膜によって形成された陽極と、当該陽極に対向するように設けられたＬｉ／Ａｇ等によって形成された陰極とを備え、陽極と陰極との間には複数の層、例えば７層又は５層の有機層が配置された構造を有している。ここで、有機層は、例えば、陰極側から、電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、及び、ホール注入層とによって形成されており、発光層は、例えば、赤色発光層、緑色発光層、及び、青色発光層とによって構成されており、このように、赤色発光層、緑色発光層、及び、青色発光層を積層構造にすることにより、白色を高効率で発光することができる。
また、上記した有機層のうち、特に、発光層を形成する赤色発光層、緑色発光層、及び、青色発光層はそれぞれ２０ｎｍ程度の厚さであり、且つ、電子輸送層及びホール輸送層でも５０ｎｍ程度の厚さである。このように、有機ＥＬ装置の有機層は他の半導体装置の各種の膜の厚さに比較して極めて薄いが、将来的には、これら有機層を更に薄くする試みが行われている。このように、極めて薄い有機層を高精度で被着、形成するためには、有機層の原料を分子単位で形成する超精細技術が必要である。この結果として、有機層の形成には、分子単位の汚染をも許されないことを意味している。
特開２００４−７９９０４号公報
本発明の課題は、原料を効率良く利用できる成膜装置、成膜装置系、成膜方法及び電子機器または有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を提供することである。
本発明の他の課題は、所定材料の膜を迅速に順次積層するのに適した成膜装置系、成膜方法及び電子機器または有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を提供することである。
本発明の第１の態様によれば、原料を気化手段にて気化させ、前記気化した原料をキャリアガスで輸送して、基板上に前記気化した原料を含むキャリアガスをガス放出手段から放出して所定材料の膜を堆積させる成膜装置において、前記気化手段１個に対して、前記ガス放出手段を複数個設けたことを特徴とする成膜装置が得られる。
上記成膜装置において、前記１個の気化手段から前記複数のガス放出手段のそれぞれへのガス流通経路が設けられ、前記複数のガス放出手段のうち選択された前記ガス放出手段に前記気化した原料を含むキャリアガスを供給する切替手段を有することが好ましい。
また、上記の成膜装置において、前記キャリアガスと同種のガスを、前記気化手段を介さずに前記ガス放出手段に供給するキャリアガス供給手段をさらに含むことが好ましい。
また、上記成膜装置のいずれか一において、前記複数のガス放出手段のそれぞれは、吹き出し容器と、該吹き出し容器内に設けられ、前記気化された原料を含むキャリアガスを分散するガス分散板と、該ガス分散板と前記基板間に設けられたフィルタまたはシャワープレートとを含み、前記吹き出し容器には供給口が設けられており、前記キャリアガスが該供給口を通して前記吹き出し容器の内部に供給されることが好ましい。
また、上記の成膜装置において、前記吹き出し容器は前記供給口を複数有し、前記気化手段と前記吹き出し容器との間にガス圧力調整部が更に設けられ、当該ガス圧力調整部と当該吹き出し容器の前記複数の供給口との間の配管の長さが実質的に全て等しいことが好ましい。
上記の成膜装置において、前記ガス分散板を複数有し、当該複数のガス分散板と前記複数の供給口は、それぞれ同一方向に一列に配置され、前記フィルタまたはシャワープレートは前記方向に延在した形状を有することが好ましい。前記供給口と前記ガス圧力調整部との間の配管は、２ｎ個（ｎは自然数）に分岐されていることが好ましい。
上記いずれかの成膜装置では、前記複数のガス放出手段には、それぞれに異なる前記基板が異なるタイミングで供給されることが好ましい。
また、上記いずれかの成膜装置において、前記ガス放出手段の開口幅、前記基板の移動速度、前記キャリアガスの流速、及び前記キャリアガスの供給量を、所定の膜厚が得られるように定めたことが好ましい。
前記気化手段は、前記原料を充填する原料容器部、当該原料容器部に前記キャリアガスを導入する配管、及び前記原料を加熱するヒータを有していることが好ましい。
本発明の第２の態様によれば、上記のいずれの成膜装置を複数有する成膜装置系であって、当該成膜装置系は前記基板上に所定材料の膜を複数積層するためのものであり、前記複数の成膜装置のそれぞれは異なる前記材料に対応し、それぞれの材料に対応する前記ガス放出手段を１個ずつ前記基板の移動方向に沿って積層順に整列させたことを特徴とする成膜装置系が得られる。
上記の成膜装置系において、前記ガス放出手段は前記フィルタまたはシャワープレートの延在方向が互いに平行となるように整列され、当該整列されたガス放出手段間に隔壁が設けられ、前記基板は前記隔壁と所定の距離を保って移動し、前記基板と前記隔壁との距離が前記基板と前記ガス放出手段との距離よりも小さく、かつ、前記ガス放出手段と前記隔壁との間には空隙が設けられていることが好ましい。
前記気化した原料を含むキャリアガスが供給されていない前記ガス放出手段には、前記キャリアガスと同種のガスが前記ガス供給手段を通して供給されていることが好ましく、前記キャリアガスと同種のガスの流量が、前記気化した原料を含むキャリアガスの流量と実質的に等しいことが好ましい。
上記のいずれかの成膜装置系であって、前記材料は有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する材料であることが好ましい。
本発明の第３の態様によれば、ガス又は液体からなる流体を用いて基板上に成膜する成膜装置において、前記流体が前記基板に所定の角度で均一に当接するように多孔質のセラミックを介して前記基板上に供給されることを特徴とする成膜装置が得られる。
本発明の第４の態様によれば、原料を気化手段にて気化させ、前記気化した原料をキャリアガスで輸送して、基板上に前記気化した原料を含むキャリアガスをガス放出手段から放出して所定材料の膜を堆積させる成膜装置において、前記ガス放出手段は、ガス吹き出し容器と、該吹き出し容器に設けられた複数の供給口と、該複数の供給口のそれぞれに対応して設けられ、該供給口から前記吹き出し容器内に供給された前記気化した原料を含む前記キャリアガスを分散させるガス分散板と、前記吹き出し容器の前記基板側に設けられ多数の小孔を有するガス放出板とを有する成膜装置が得られる。
上記の成膜装置で、前記ガス放出板はフィルタまたはシャワープレートを有することが好ましい。また、前記気化手段から前記吹き出し容器に前記気化した原料を含む前記キャリアガスを供給する配管は、ガス圧力調整部を経た後複数に分岐して前記複数のガス供給口に接続され、前記ガス圧力調整部と前記複数の供給口との間の配管の長さが実質的に全て等しいことが好ましい。
前記複数の供給口と前記ガス圧力調整部との間の配管は、２ｎ個（ｎは自然数）に分岐されていることが好ましい。当該複数のガス分散板と前記複数の供給口は、それぞれ同一方向に一列に配置され、前記ガス放出板は前記方向に延在した形状を有することが好ましい。
上記の成膜装置を複数設置して成膜装置系とし、前記ガス放出手段は前記ガス放出板の延在方向が互いに平行となるように整列され、当該整列されたガス放出手段間に隔壁が設けられ、前記基板は前記隔壁と所定の距離を保って移動し、前記基板と前記隔壁との距離が前記基板と前記ガス放出手段との距離よりも小さく、かつ、前記ガス放出手段と前記隔壁との間には空隙が設けられていることが好ましい。
本発明の第５の態様によれば、気化手段にて原料を気化して、当該気化した原料をキャリアガスで輸送して、ガス放出手段から前記気化した原料を含むキャリアガスを基板上に放出して所定材料の膜を成膜する成膜方法であって、前記気化手段１個に対して前記ガス放出手段が複数接続され、前記複数のガス放出手段のうち選択されたものに前記気化した原料を含むキャリアガスを供給することを特徴とする成膜方法が得られる。
上記の成膜方法で、前記複数のガス放出手段のそれぞれは、吹き出し容器を有し、当該吹き出し容器には複数の供給口と、当該複数の供給口のそれぞれに対応したガス分散板とを設け、前記供給口を通して前記吹き出し容器の内部に吹き出された前記キャリアガスを前記ガス分散板で分散した後、フィルタまたはシャワープレートを介して前記基板に放出することが好ましい。また、前記キャリアガスと同種のガスを、前記気化手段を介さずに前記ガス放出手段に供給可能とし、前記気化した原料を含んだキャリアガスと前記キャリアガスと同種のガスとを、互いに排他的に前記ガス放出手段に供給することが好ましい。また、前記キャリアガスと同種のガスの流量が、前記気化した原料を含むキャリアガスの流量と実質的に等しくしたことが好ましい。
上記のいずれかの成膜方法であって、前記複数のガス放出手段のそれぞれに異なる基板を異なるタイミングで供給することが好ましい。また、前記基板の移動速度、および前記気化した原料を含むキャリアガスの流速と供給量を、所定の膜圧が得られるように定めたことが好ましい。
また、本発明の他の態様によれば、基板上に所定材料の膜が複数積層された積層体の製造方法であって、前記複数の膜のうち選択された膜の所定材料に対してそれぞれ１個の気化手段と複数のガス放出手段とが設けられ、前記各材料に対応する前記ガス放出手段を１個ずつ積層順に整列させて、前記選択された膜を積層順にそれぞれ上記いずれかの方法で成膜することを特徴とする製造方法が得られる。ここで、前記整列されたガス放出手段上に基板を移動させ、前記基板の移動方向に沿って、前記気化した原料を含むキャリアガスを積層順に連続して供給することが好ましい。また、前記複数のガス供給口と前記複数のガス分散板とをそれぞれ同一方向に一列に配列し、前記フィルタまたはシャワープレートを前記の方向に延在した形状にして、前記吹き出し容器を、隔壁を介して、前記フィルタまたはシャワープレートが延在する方向が互いに平行になるように複数個配置し、前記基板を前記隔壁に所定の距離をおいてかつ前記方向に交わるような方向に移動しつつ、前記複数個の吹き出し容器の各々から、前記所定の距離よりも大きい距離で前記基板に対して異なる前記気化した原料を含むキャリアガスを順次噴出させ、かつ前記噴出された気化した原料を含むキャリアガスを前記吹き出し容器と前記隔壁との間の空隙を経て排出することが好ましい。
本発明では、ガスまたは液体からなる流体を用いて基板上に成膜する成膜方法において、前記流体が前記基板に所定の角度で均一に当接するように多孔質のセラミックを介して前記基板上に供給されることを特徴とする成膜方法も得られる。
また本発明では、気化手段にて原料を気化させ、前記気化した原料をキャリアガスで輸送し、ガス放出手段から基板上に前記気化した原料を含むキャリアガスを放出して前記所定材料の膜を成膜する成膜方法において、前記ガス放出手段がガス吹き出し容器を有し、当該吹き出し容器に複数の供給口を介して前記気化した原料を含むキャリアガスを導入した後ガス分散板によって分散させてから、前記吹き出し容器の前記基板側に設置された多数の小孔を含むフィルタまたはシャワープレートから前記基板に向けて放出させることを特徴とする成膜方法が得られる。
上記の成膜方法において、前記気化手段と前記吹き出し容器とを接続する配管は、ガス圧力調整部を経た後複数に分岐して前記複数の供給口に接続され、前記ガス圧力調整部と前記供給口との間の前記分岐した複数の配管の長さは全て実質的に等しくして、全ての前記分岐した複数の配管について、前記気化した原料を含むキャリアガスを時間的及び量的に実質的に均等に前記吹き出し容器に供給することが好ましい。前記気化した原料を含むキャリアガスは前記吹き出し容器に２ｎ個の供給口を介して供給することが好ましい。また、前記複数のガス供給口と前記複数のガス分散板とをそれぞれ同一方向に一列に配列し、前記フィルタまたはシャワープレートを前記の方向に延在した形状にして、前記吹き出し容器を、隔壁を介して、前記フィルタまたはシャワープレートが延在する方向が互いに平行になるように複数個配置し、前記基板を前記隔壁に所定の距離をおいてかつ前記方向に交わるような方向に移動しつつ、前記複数個の吹き出し容器の各々から、前記所定の距離よりも大きい距離で前記基板に対して異なる前記気化した原料を含むキャリアガスを順次噴出させ、かつ前記噴出された気化した原料を含むキャリアガスを前記吹き出し容器と前記隔壁との間の空隙を経て排出することが好ましい。
本発明の他の態様によれば、上記いずれかの成膜方法によって成膜する工程を有することを特徴とする電子装置の製造方法が得られる。
また、本発明の別の態様によれば、上記いずれかの成膜方法によって有機電界発光層を成膜することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法が得られる。
また、上記いずれかの製造方法において、前記積層体は有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする製造方法が得られる。
以下では、有機ＥＬ膜を成膜する成膜装置について説明するが、本発明は、何等これに限定されることなく、種々の成膜装置に適用できることは云うまでもない。
本発明では、原料の利用効率を大幅に改善できる成膜装置、成膜装置系、成膜方法及び電子機器または有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法が得られる。更に、本発明においては、所定材料の膜を迅速に順次積層するのに適した成膜装置系が得られる。
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る成膜装置が概略的に示されている。図示された成膜装置は、複数の有機ＥＬ源を備えた有機ＥＬ源２０、第１及び第２の成膜部２６、２７、及び、有機ＥＬ源部２０からの気化された有機ＥＬ材料を選択的に第１又は第２の成膜部２６、２７に供給する切替部２９（切替手段）とを備え、切替部２９は配管、オリフィス、マスコントローラ（フローコントロールシステム）、及び、複数のバルブ等によって構成されている。切替部２９は、この関係でバルブ、オリフィス、フローコントロールシステム、バルブを制御する制御装置（図示せず）によって制御されている。
具体的に説明すると、図示された有機ＥＬ源部２０は、堆積されるべき有機ＥＬ膜の数に応じた有機ＥＬ原料を収容した容器部（以下、原料容器部と呼ぶ）を備えている。例えば、有機ＥＬ原料部２０は、ガラス基板に堆積すべき有機ＥＬ原料が３種類である場合、当該３種類の有機ＥＬ原料をそれぞれ収容した３つの原料容器部を含んでいる。より多くの有機ＥＬ原料を堆積させる場合には、その原料の数に応じた有機ＥＬ原料を収容した原料容器部が設けられる。例えば、堆積すべき有機ＥＬ膜が、電子輸送層、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層、電子ブロック層、及び、ホール輸送層の６つの層からなる場合、各層を形成するための原料を収容した６つの原料容器部が、有機ＥＬ源部２０に設けられる。
更に、各有機ＥＬ源部２０の各原料容器部２０１には、単に、有機ＥＬ原料を収容し、有機ＥＬ材料を蒸発させる蒸発治具（即ち、蒸発皿）だけでなく、蒸発治具内の当該有機ＥＬ材料を加熱するヒータが備えられている。また、各原料容器部２０１の蒸発治具には、バルブ、フローコントロールシステム、及び、配管系を介して、アルゴン、キセノン、クリプトン等のキャリアガスが導入される。
ここで、各原料容器部２０１では、キャリアガスが導入されると共に、ヒータによって加熱が行われ、この結果、蒸発治具内の有機ＥＬ材料が気化される。したがって、各原料容器部２０１は有機ＥＬ材料を気化する気化手段としての機能を有している。図では、説明を簡略化するために、有機ＥＬ源部２０には、単一の原料容器部２０１のみが示されているが、有機ＥＬ源部２０には、他の有機ＥＬ原料に対応した原料容器部が備えられている。このように、各原料用基部は有機ＥＬ原料を気化する気化手段としての動作を行う。
他方、切替部２９は、図示された原料容器部２０１に対応して設けられており、他の原料容器部にも同様な切替部が設けられているが、ここでは、簡略化のために省略されている。切替部２９は、アルゴン、キセノン、クリプトン等のキャリアガスと同種のガスを切替器２９に供給するキャリアガス用配管系３１（配管、バルブ、フローコントロールシステム、オリフィス等）が接続されており、ここでは、当該キャリアガス用配管系３１が第１及び第２の成膜部２６、２７に対応してそれぞれ一つづつ接続されている。このキャリアガス用配管系３１が、キャリアガスを、気化手段を介さすにガス放出手段に供給するキャリアガス供給手段である。
図示された切替部２９は、その内部に配管、バルブ、オリフィス、フローコントロールシステム等を含む配管系を備え、キャリアガス及び気化された有機ＥＬ原料を選択的に第１及び第２の成膜部２６、２７に供給する。
第１及び第２の成膜部２６、２７は互いに同一の構成を有しており、且つ、後述するように、互いに同一の配管経路長を備えた部分を有する配管系３３１、３３２を介して、切替器２９と接続されている。図示された第１及び第２の成膜部２６及び２７は、図示された原料容器部２０１で気化された有機ＥＬ原料を吹き出して堆積するものとして説明する。しかしながら、第１及び第２の成膜部２６、２７においてそれぞれ複数の有機ＥＬ原料を堆積する場合、複数の原料容器部と第１及び第２の成膜部２６、２７との間に、複数の切替器を設け、これら切替器を介して、複数の原料容器部と第１及び第２の成膜部２６、２７とを接続する配管系（ガス流通経路）を設置する必要がある。
第１及び第２の成膜部２６、２７は、それぞれ、気化された有機ＥＬ原料を含むキャリアガスガラス基板上に均一に吹き出すように構成された吹き出し容器と、温度を一定に保たれたステージ上のガラス基板を搬送する搬送装置とを備え、吹き出し容器から気化した有機ＥＬ原料を含むキャリアガスをガラス基板上に放出して有機ＥＬ膜を堆積する動作を行う。したがって、吹き出し容器はガス放出手段と呼ぶことができる。このことからも明らかな通り、図示された成膜装置は、１個の気化手段に対して、複数のガス放出手段とを備えている。
尚、吹き出し容器には、配管系３３１、３３２からの有機ＥＬ材料が均一に分散するように配置された供給口と、当該供給口からのガラス基板等に導くフィルタとを有している。また、フィルタは、セラミック、又は、金属板に微細な孔を形成多シャワープレートに置き換えてもよい。
以下、図１に示された成膜装置の動作を説明する。まず、原料容器部２０１から、ヒート及びキャリアガスによって気化された有機ＥＬ原料（有機ＥＬ分子）が発生する。この状態で、第１の成膜部２６が切替部２９によって選択されると、原料容器部２０１からの有機ＥＬ原料は、切替部２９の配管系を通して、キャリアガスと共に、気化された状態で、配管系３３１を介して第１の成膜部２６に供給される。有機ＥＬ原料が第１の成膜部２６に供給されている間、第２の成膜部２７に接続された配管系３３２は閉じられている。第１の成膜部２６内において成膜が行われている間に、第２の成膜部２７の入り口にガラス基板が供給され、成膜待機状態になる。
第１の成膜部２６内で、有機ＥＬ原料の堆積が終了すると、切替器２９による配管系の切替によって、原料容器部２０１からの有機ＥＬ原料が配管系３３２を介して第２の成膜部２７に供給される。第２の成膜部２７で成膜が行われている間、第１の成膜部２６における成膜終了後のガラス基板は、搬送装置により、別の有機ＥＬ原料を成膜するために、第１の成膜部２６内に設けられた別の吹き出し容器に導かれ、別の有機ＥＬ原料の成膜が行われる。換言すると、一つの気化手段に対応する複数のガス放出手段には、それぞれ異なる基板が異なるタイミングで供給される。
以下、同様にして、第１及び第２の成膜部２６、２７は、切替器２９によって定まるタイミングで、互いに切替制御されると共に、堆積される有機ＥＬ原料が順次切り替えられ、有機ＥＬ装置に必要な有機ＥＬ膜が平行に流れるガラス基板上に堆積される。
ここで、切替器２９と第２の成膜部２７との間の配管系３３２は、切替器２９と第１の成膜部２６との間の配管系３３１と等しい長さを持ち、且つ、同一の条件で成膜が行われるように、配管ツリーが構成されている。更に、配管系３３１及び３３２は、有機ＥＬ原料が第１及び第２の成膜部２６、２７に同一の流量で供給されるように制御される。この結果、第１及び第２の成膜部２６、２７では、同一の条件で同一の有機ＥＬ原料の成膜が選択的に行われる。
したがって、この構成によれば、一方の成膜部２６または２７中で成膜が終了すると、全く同じ条件で他方の成膜部２６または２７においても成膜を行うことができる。更に、一方の成膜部２６または２７で成膜終了後のガラス基板が移動している間に、他方の成膜部２６または２７に切替が行われ、切替後の成膜部に一方の成膜部と同じ条件で有機ＥＬ原料料が供給される。このため、図１に示された成膜装置は、同時並列的に複数のガラス基板上に有機ＥＬ材料膜を順次形成できると共に、原料容器部２０１からの有機ＥＬ原料料を無駄なく利用でき、有機ＥＬ原料料の利用効率を大幅に改善できる。
図２を参照すると、本発明の第２の態様に係る成膜装置の概念図が示されており、図示された例では、有機ＥＬ源部２０からの有機ＥＬ原料料を、切替器２９を介して、３つの成膜部、即ち、第１〜第３の成膜部２６〜２８に個別に供給している点で、２つ成膜部２６、２７だけに供給している図１の成膜装置とは相違している。図示された例では、第３の成膜部が配管系３３３を介して切替器２９に接続されており、当該配管系３３３は他の配管系３３１、３３２と同様に制御される。
いずれにしても、図２に示された成膜装置では、切替器２９を介して選択的に各原料容器部２０１からの気化された有機ＥＬ原料が、第１〜第３の成膜部２６〜２８に供給される。
図３を参照すると、図１及び図２に示された成膜装置の一部が示されており、ここでは、有機ＥＬ源２０、切替器２９、及び、単一の成膜部２６との間の接続関係が、成膜部２６内の一部構成と共に示されている。図３に示された成膜部２６は、有機ＥＬ原料料（分子）を含むキャリアガスを成膜部２６内に吹き出す吹き出し容器２６１及びガラス基板３０を支持するステージ２６２とを有し、当該ステージ２６２は、ガラス基板３０を搭載した状態で、例えば、図３の紙面に垂直の方向に移動可能であるものとする。また、吹き出し容器２６１内には、ガス分散板２６３がこの例では６枚設けられると共に、ガラス基板３０と対向する位置には、メタル或いはセラミックによって形成されたフィルタ２６４が設置されている。供給口はガス分散板と対応して設けられ、両者は同一方向（図３では紙面上下方向）に一列に配置されている。また、フィルタ（またはシャワープレート）は、供給口とガス分散板の配置方向に延在した形状を有している。尚、図示された成膜部２６内は５〜３０ｍＴｏｒｒ程度の圧力に保たれており、且つ、ステージ２６２は室温に維持されている。
ここで、フィルタ２６４は多孔質のセラミックによって構成することが望ましい。一般に、多孔質のセラミックによって構成されたフィルタ２６４を使用した場合、ガス又は液体からなる流体を大面積の基板上に所定の角度で均一に供給することができる。
他方、図示された有機ＥＬ源２０は、単一の原料容器部２０１によって特徴付けられており、図示された原料容器部２０１は、上流側配管と下流側配管に接続されている。上流側配管は、原料容器部２０１にキャリアガスを導入するための配管であり、図示されているように、フローコントロールシステム（ＦＣＳ１）、及び、当該フローコントロールシステムＦＣＳ１の前後に設けられたバルブＶ３、Ｖ４とを含んでいる。下流側配管は切替器２９の一部を構成している。
また、原料容器部２０１は、上下に延びる隔壁２０２によって上流側領域と下流側領域に区分されており、隔壁２０２の下部には、有機ＥＬ原料を充填した蒸発部２０３が設けられている。更に、前述したように、原料容器部２０１には、ヒータ（図示せず）が備えられている。
この構成では、上流側配管を通して導入されたキャリアガスが原料容器部２０１の上流側領域から蒸発部２０３内に導かれ、ヒータによる加熱によって蒸発部２０３で気化された有機ＥＬ原料（分子）はキャリアガスと共に、原料容器部２０１の下流側領域を通って、下流側配管に導出される。
図１及び図２と同様に、原料容器部２０１には、切替器２９が接続されている。図３に示された切替器２９は、複数の成膜部２６、２７等と、有機ＥＬ源２０（即ち、原料容器部２０１）とを接続する配管系、及び、キャリアガスを成膜部２６に供給する配管系とを有している。
具体的に説明すると、原料容器部２０1と成膜部２６の吹き出し容器２６１とを接続する切替器２９の配管系は、バルブＶ５、Ｖ６、及びオリフィスＯＲＦ１を含み、吹き出し容器２６１に設けられた４枚のガス分散板２６３に対応する供給口まで続く第１の配管系、外部に設けられたキセノン、アルゴン等のキャリアガス源（図示せず）を直接吹き出し容器２６１の２枚のガス分散板２６３に導く第２の配管系を有している。このうち、第２の配管系はバルブＶ１、フローコントロールシステムＦＣＳ２、及び、オリフィスＯＲＦ２を介して、吹き出し容器２６１のガス分散板２６３に対応する供給口に至っている。更に、第１の配管系のオリフィスＯＲＦ１とバルブＶ６の間には、外部からキャリアガスと同種のガスを導入する第３の配管系が接続されており、当該第３の配管系はバルブＶ２、フローコントロールシステムＦＣＳ３、及び、バルブＶ７を含んでいる。また、第１の配管系のバルブＶ５とＶ６との間には、他の成膜部（例えば、図１の２７）に、気化された有機ＥＬ原料を供給するための第４の配管系が接続されており、当該第４の配管系はバルブＶ８を含んでいる。尚、図で「オリフィス」として示されているのは、オリフィスとバルブとを備えたガス圧力を調整制御するためのガス圧力調整部である。したがって、気化手段と吹き出し容器との間にガス圧力調整部が設けられており、ガス圧力調整部と吹き出し容器の供給口とが配管によって結ばれている。
ここで、吹き出し容器２６１に、有機ＥＬ原料（分子）を含むキャリアガスを供給する第１の配管系のうち、オリフィスＯＲＦ１から吹き出し容器２６１の供給口との間の配管の長さを全て同じにすれば、当該有機ＥＬ原料（分子ガス）を均等に且つ同時にガラス基板３０上に到達するように供給できる。この関係で、図示された例では、吹き出し容器２６１内の有機ＥＬ分子ガス供給口の数を２ｎ個とし、これらの供給口とオリフィスＯＲＦ１とを２ｎ個に分岐された配管で接続している（ｎは自然数）。更に、複数の成膜部におけるオリフィスＯＲＦ１から吹き出し容器２６１の供給口との間の配管を互いに等しくすることによって、複数の成膜部において同じ条件で同一の有機ＥＬ原料の膜を均一に成膜することができる。
また、図３の上下両端部に設けられたガス分散板２６３には、キャリアガスのみが供給されている。
更に、原料容器部２０１から吹き出し容器２６１までの第１の配管系の温度は、有機ＥＬ原料（分子）が配管系を形成する管の壁に析出吸着しないように、有機ＥＬ原料供給中の原料容器部２０１の温度よりも高く設定されている。
ここで、図１及び図３を参照して、成膜装置の動作を説明する。まず、図示された成膜装置の動作は、各成膜部２６、２７に関して成膜開始前、成膜時、及び成膜停止時における動作に分けることができ、ここでは、成膜開始前、成膜時、及び成膜停止時における動作をそれぞれモード１、モード２、及び、モード３として説明する。
成膜部２６に関する成膜開始前のモード１では、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ７が開状態にあり、バルブＶ６が閉状態、バルブＶ５、Ｖ８が開状態、にある。このため、モード１においては、バルブＶ１からフローコントロールシステムＦＣＳ１及びオリフィスＯＲＦ２を介してキャリアガスが吹き出し容器２６１に供給される一方、バルブＶ２からフローコントロールシステムＦＣＳ３、バルブＶ７、及び、オリフィスＯＲＦ１を介して、キャリアガスが吹き出し容器２６１に流されている。この状態で、吹き出し容器２６１内の圧力、及び、ガラス基板３０上の圧力は所定の圧力に制御されている。この場合、例えば、吹き出し容器２６１内の圧力は10Torr、ガラス基板上の圧力は1mTorrに制御される。
更に、モード１の状態では、バルブＶ３、Ｖ４が開状態にあるから、有機ＥＬ分子を供給する原料容器部２０１に導入されたキャリアガスはバルブＶ３、フローコントロールシステムＦＣＳ１、バルブＶ４の経路で、原料容器部２０１に導かれ、バルブＶ６が閉状態にあるため、有機ＥＬ原料は、成膜部２６には与えられず、開状態のバルブＶ５、Ｖ８を経て他の成膜部（たとえば２７）に供給される。勿論、成膜装置全体の成膜開始前のモードでは、バルブＶ５、Ｖ８も閉状態とされて、原料容器部２０１からどちらの成膜部２６、２７にも有機ＥＬ原料は与えられず、両成膜部に設けられた配管系により、キャリアガスと同種のガスだけが与えられる。
図３において、第１の成膜部２６における成膜が開始すると、この成膜部に関する状態はモード１からモード２に移行する。成膜時におけるモード２では、バルブＶ２、Ｖ７、及びＶ８が閉状態にあり、バルブＶ１、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６が開状態となる。この結果、キャリアガスがＶ１，フローコントロールシステムＦＣＳ２及びオリフィスＯＲＦ２を介して、吹き出し容器２６１の上下の供給口に与えられると共に、原料容器部２０１で気化した有機ＥＬ分子ガスがバルブＶ３、フローコントロールシステムＦＣＳ1，バルブＶ４の経路で導入されるキャリアガスによって、Ｖ５，Ｖ６，及び、オリフィスＯＲＦ１の経路で、吹き出し容器２６１の４つの供給口に供給される。
このモード２では、バルブＶ２、フローコントロールシステムＦＣＳ３、バルブＶ７、及び、オリフィスＯＲＦ１を介して供給されていたキャリアガスと同種のガス（流量f1）は停止されている。他方、吹き出し容器２６１内圧力やチャンバ内圧力を一定に保つために、吹き出し容器２６１に有機ＥＬ分子を供給する原料容器部２０１からのキャリアガス流量は、原則、上記流量f1に一致させておくことが望ましい。即ち、バルブＶ５，Ｖ６，及び、オリフィスＯＲＦ１の経路における輸送ガス流量は、モード１において、バルブＶ２、フローコントロールシステムＦＣＳ３、バルブＶ７、及び、オリフィスＯＲＦ１の経路で供給されていたキャリアガスと同種のガスの流量ｆ１に等しいことが望ましい。
次に、図３を参照して、第１の成膜部２６に関して成膜停止時におけるモード３を説明する。モード２の状態からモード３の状態に移行する場合、バルブＶ６を閉、バルブＶ５、Ｖ８を開にすると共に、同時に、バルブＶ２、Ｖ７を開にする。即ち、モード３では、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４、Ｖ５、Ｖ７、Ｖ８が開状態となり、他方、バルブＶ６が閉状態となり、原料容器部２０１からの有機ＥＬ原料は他の成膜部（例えば、２７）に供給される。
このように、モード３では、バルブＶ５、Ｖ８が開状態になるため、有機ＥＬ分子を含むキャリアガスがモード２における流量ｆ１で原料容器部２０１側から他の成膜部に流れる。他方、バルブＶ２，Ｖ７が開状態となることによって、キャリアガスと同種のガスがモード１と同じ流量ｆ１でオリフィスＯＲＦ１を介して第１の成膜部２６の吹き出し容器２６１内に流れる。このキャリアガスと同種のガスによって、モード２で開状態にあったバルブＶ６から吹き出し容器２６１までの配管中の有機ＥＬ分子は吹き出されてしまう。このため、成膜部２６における成膜停止時の有機ＥＬ分子の切れは極めて速い。
図４は、本発明の他の実施形態に係る成膜装置系の要部斜視図である。この実施例では、図１の実施例と同様に成膜部を２台で構成しているが、各成膜部２６、２７にそれぞれ６個の吹き出し容器を備えている。図４において図１および図３の実施例に対応する部分は同じ参照数字を付してある。成膜部については、図５で詳説する。図４に示すように、第１の成膜部アレイ（チャンバＣＨＭ１）には６個の吹き出し容器が、それぞれガラス基板の幅と同等の長さを持つように延在し、かつその長さ方向が互いに平行になるように隣接して整列配置され、ガラス基板３０は、上記の長さ方向に交わる方向に吹き出し容器群上を所定の速度で移動する。第２の成膜部アレイ(チャンバＣＨＭ２)も同様に構成され、その上に別のガラス基板３０が、第１のアレイ上とは異なるタイミングで供給され、二つのアレイに配置されている吹き出し容器は対をなし、同じ原料容器部から異なるタイミングで原料を含むキャリアガスが供給される。対の一方の吹き出し容器に原料を含むキャリアガスが選択的に供給されているときは、その上にガラス基板が存在し、その時、対の他方の吹き出し容器には原料を含むキャリアガスは供給されず、ガラス基板もその上に存在しない。ガラス基板の供給・移動と吹き出し容器対のうちどちらに原料を含むキャリアガスを供給するかの選択とを連動させて行ない、常に原料を含むキャリアガスは対のどちらかに供給されかつその上には基板が存在するようにタイミングを決定する。
図５を参照して、図４の実施形態に係る成膜装置系の単一の成膜部アレイ（チャンバ）を説明する。図５では、ガラス等の基板３０上に、順次、有機ＥＬ膜を形成して有機ＥＬ装置を製造するのに使用される単一の成膜部アレイが示されており、ここでは、基板上に６層の膜を順次成膜する。この場合、７３０×９２０（ｍｍ）から３０００×５０００（ｍｍ）までのサイズの基板を使用できる。
図示された成膜部アレイは隔壁１〜７によって区分された６つの吹き出し容器２６−１乃至２６−６を備え、それぞれに積層する順番で有機ＥＬ材料を含むキャリアガスを上方のガラス基板へ吹き出すようにする。これら６つの吹き出し容器２６−１乃至２６−６は、内部のフィルタまたはシャワープレートの延在方向が互いに平行になるように整列されている。ガラス基板３０−１、３０−２は一定の間隔を置いて６つの吹き出し容器の上部を図の左から右に進行し、各吹き出し容器２６−１〜２６−６上において、各吹き出し部から図の上方へ噴出する有機ＥＬ原料による有機ＥＬ膜が成膜される。このとき、基板３０−１、３０−２と隔壁との間、および基板３０−１、３０−２と吹き出し容器２６−１乃至２６−６との間には所定の距離が保たれており、基板３０−１、３０−２と隔壁との間の距離の方が基板３０−１、３０−２と吹き出し容器２６−１乃至２６−６との間の距離よりも小さい。各吹き出し容器から上方に噴出したガスは、吹き出し容器の側壁と隔壁の内面との間の空隙を経由して、矢印で図示されるように下方に排気される。各吹き出し容器には、図３、図４に示されたような配管系が接続されている。したがって、図５に示された成膜部アレイ（チャンバ）は、図示されていない他の成膜部アレイ（チャンバ）と各配管系によって接続されており、これら複数の成膜部アレイの各配管系を各切替器によって各々制御することによって、２列のガラス基板を並列に処理することができる。
図５の実施例において、ガラス基板３０−１、３０−２の寸法は２，１６０ｍｍ×２，５４０ｍｍで、長尺方向に進行する。吹き出し容器のガラス基板進行方向における吹き出し口の幅は５０ｍｍ、それに垂直方向の吹き出し口の長さは２，１７０ｍｍ、吹き出し容器の側壁の幅（厚さ）は１５ｍｍ、吹き出し容器の側壁の外面とその両側の隔壁の内面との間隔は３０ｍｍ、したがって隣り合う隔壁の内面間の間隔は１４０ｍｍ、隔壁の厚みは１５ｍｍであり、成膜部アレイ（チャンバ）の基板進行方向長さは９４５ｍｍである。吹き出し容器上面−基板間距離は２０ｍｍ、隔壁−基板間距離は２ｍｍ、隔壁および吹き出し容器の温度はそれぞれ３５０〜４５０℃とした。成膜雰囲気圧力は３０ｍＴｏｒｒ、吹き出し部から噴出する原料を含んだキャリアガスの吹き出し風速は３ｍ／ｓｅｃ、原料を含んだキャリアガスは０．１秒で基板に到達する。吹き出し容器からの原料を含んだキャリアガスの吹き出し流量は、室温大気圧換算で３１７ｃｃ／ｍｉｎ、基板の送り速度を１．０ｃｍ／ｓｅｃとすると、１個の吹き出し容器を基板が通過する時間は２６４秒、６個の吹き出し容器を基板が通過する時間は３４１．５秒、有機ＥＬ原料の使用効率は９０％に達する。
ここで図６を参照すると、上部のチャートは、二つの成膜部アレイ（チャンバ）に分かれて配置された対をなす吹き出し容器間の切替のサイクルを示すタイミングチャートであり、各吹き出し容器は２６４秒ごとにガス供給の切替がなされる。下部のタイミングチャートは、各チャンバにおける動作のサイクルを示すもので、各チャンバでは上記のように３４１．５秒で６層の成膜が行われ、その後の１８６．５秒でそのチャンバからの成膜済み基板の送り出しおよび新規基板のそのチャンバへの導入が行われて、合計５２８秒で１サイクルが終了する。この１サイクル５２８秒（８分３８秒）で、２枚の基板への６層成膜が完了することになる。
図３〜５に戻ると、全ての吹き出し容器を全く同じ構造にすると共に、図３を参照して説明したそれぞれ同じ配管系を接続して、流すキャリアガスの流量も同じに設定する。この場合、各吹き出し容器の温度は有機ＥＬ分子の特性に合わせて設定しても良い。また、成膜速度・厚さは原料容器部の温度によって制御することが望ましい。また、吹き出し容器はステンレスで製作することが望ましく、吹き出し容器の吹き出し部はステンレスフィルターとし、本体に溶接施工する。尚、吹き出し容器内面全てをAl2O3などの触媒効果の低い不動態膜で被覆することが望ましい。
また、複数の成膜部を備え、図３を参照して説明したような制御を行う本発明に係る成膜装置は、成膜時及び成膜停止時のいずれのモードにおいても、全く同じ流量のキャリアガスが各成膜部に流れているため、各成膜部を構成する各吹き出し容器内の圧力を一定に保つことができる。このことは、吹き出し容器間のクロスコンタミネーションを防止できることを意味している。
６層すべての吹き出し容器を同一寸法とし、吹き出させるキャリアガスの流量も同じにした場合、各層の所望膜厚が同一の場合（赤発光層・緑発光層・青発光層・電子ブロック層で、膜厚は各２０〜１０ｎｍ）キャリアガス中の有機ＥＬ原料分子濃度を同じにすればよいが、膜厚が大の層（電子輸送層・ホール輸送層で膜厚は各５０ｎｍ）については、膜厚に比例してキャリアガスに含まれる有機原料分子の濃度を大きくする必要がある。それが困難な場合は、膜厚大の層については吹き出し容器を複数個にするとか、吹き出し容器の開口幅を大きくするとか、キャリアガスの流量を大きくする等の対策が必要となる。
更に、前述したように、複数の成膜部を備えると共に、これら複数の成膜部のモードを時間的に切り替えることにより、有機ＥＬ装置に必要な複数の膜を迅速に成膜することができ、スループットを大幅に改善できると共に、有機ＥＬ原料の利用効率をも改善できる。例えば、６層の有機ＥＬ材料膜を３台の成膜部を切り替えることにより成膜して、有機ＥＬ装置を製造する場合、６分間隔程度で有機ＥＬ装置を製造でき、この場合の有機ＥＬ原料の利用効率は８２％まで改善できた。図４〜６で示したとおり、２台の成膜部アレイを用いて成膜する場合、８分間隔程度で６層成膜が可能となり、材料利用効率は９０％に達する。
ここで、原料容器部から気化される有機ＥＬ原料のキャリアガス中の濃度（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）を一定に保つことが、目標とする特性を有する有機ＥＬ装置を製造するために極めて重要である。換言すると、有機ＥＬ原料のキャリアガス中の濃度が短時間に変化してしまうと、ガラス基板等上に堆積される有機ＥＬ材料を分子単位で長時間に亘って均一に堆積することは不可能である。
有機ＥＬ原料のキャリアガス中の濃度が一定の場合、その必要濃度は次のようにして定められる。まず、６層の有機ＥＬ材料の分子量を５００とした場合、各材料膜の単分子層は膜厚０．７ｎｍ、その分子数は１平方ｃｍ当り２．０×１０Ｅ１４（１０の１４乗）分子である。赤発光層・緑発光層・青発光層・電子ブロック層の膜厚を各２０ｎｍとすると、各層に必要な材料の分子数は１平方ｃｍ当り約６×１０Ｅ１５（１０の１５乗）分子、電子輸送層・ホール輸送層では膜厚が各５０ｎｍであるから、１平方ｃｍ当り１．４×１０Ｅ１６（１０の１６乗）の分子が各層に必要となる。ガラス基板に吹き付けるキャリアガス流密度を１平方ｃｍ当り２．５８×１０Ｅ−３（１０のマイナス３乗）ｃｃ／ｓｅｃとすると、ガラス基板表面に吹き付けられるガス数密度は、１平方ｃｍ当り６．９６×１０Ｅ１６（１０の１６乗）分子／ｓｅｃとなる。上記の例ではガラス基板が１．０ｃｍ／ｓｅｃの速度で幅５ｃｍの吹き出し口の上を通過するのであるから、基板の各部には５秒間ガスが吹き付けられることになり、有機ＥＬ分子を含むキャリアガス流５秒間のガス分子数は、１平方ｃｍ当り３．４８×１０Ｅ１７（１０の１７乗）分子となる。このガス流の中に必要な有機ＥＬ分子を赤発光層・緑発光層・青発光層・電子ブロック層では１平方ｃｍ当り約６×１０Ｅ１５（１０の１５乗）分子、電子輸送層・ホール輸送層では１平方ｃｍ当り１．４×１０Ｅ１６（１０の１６乗）分子だけ含ませなければならないのであるから、赤発光層・緑発光層・青発光層・電子ブロック層については、キャリアガスに含まれる有機ＥＬ原料分子の濃度を約１．７％、電子輸送層・ホール輸送層については濃度を約４％とする必要がある。これらの濃度は、それぞれの材料を５００℃以下の温度で加熱することによって充分達成可能な濃度である。この、各層に必要な濃度は、ガラス基板に吹き付けるキャリアガス流の流速、流量、密度、ガラス基板の移動速度、吹き出し部開口の幅等を変えることによって違う値とすることができる。また、キャリアガス中の有機ＥＬ原料分子の濃度は、その原料を蒸発させる加熱温度や蒸発部の圧力等によって制御することができる。
この結果、本成膜装置系によれば、極めて高精度かつ高速で所定の膜厚の成膜を制御することができる。
本発明によれば有機ＥＬ膜形成に適用して高品質な有機ＥＬ装置を得ることができる。更に、本発明は単に有機ＥＬ用膜形成だけでなく、高品質、長寿命が要求される各種表示装置等の膜形成にも適用できる。
本発明の第１の実施形態に係る成膜装置を示す概略構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る成膜装置を示す概略構成図である。 図１及び図２に示された成膜装置の配管系、切替器、及び、成膜部をより具体的に説明する図である。 本発明の第３の実施形態に係る成膜装置系の要部を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る成膜装置系の成膜部を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る成膜装置系における切替タイミング等を示すタイミングチャートである。
符号の説明
２０ 有機ＥＬ源
２０１ 原料容器部
２６、２７、２８ 成膜部
２９ 切替器
３１ キャリアガス用配管系
３３１、３３２、３３３ 配管系
２０３ 蒸発部
２０２ 隔壁
２６１ 吹き出し容器
２６２ ステージ
２６３ ガス分散板
２６４ フィルタ
３０ ガラス基板

Claims (39)

  1. 原料を気化手段にて気化させ、前記気化した原料をキャリアガスで輸送して、基板上に前記気化した原料を含むキャリアガスをガス放出手段から放出して所定材料の膜を堆積させる成膜装置において、前記気化手段１個に対して、前記ガス放出手段を複数個設けたことを特徴とする成膜装置。
  2. 請求項１に記載の成膜装置において、前記１個の気化手段から前記複数のガス放出手段のそれぞれへのガス流通経路が設けられ、前記複数のガス放出手段のうち選択された前記ガス放出手段に前記気化した原料を含むキャリアガスを供給する切替手段を有することを特徴とする成膜装置。
  3. 請求項２に記載の成膜装置において、前記キャリアガスと同種のガスを、前記気化手段を介さずに前記ガス放出手段に供給するキャリアガス供給手段をさらに含むことを特徴とする成膜装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項において、前記複数のガス放出手段のそれぞれは、吹き出し容器と、該吹き出し容器内に設けられ、前記気化された原料を含むキャリアガスを分散するガス分散板と、該ガス分散板と前記基板間に設けられたフィルタまたはシャワープレートとを含み、前記吹き出し容器には供給口が設けられており、前記キャリアガスが該供給口を通して前記吹き出し容器の内部に供給されることを特徴とする成膜装置。
  5. 請求項４に記載の成膜装置において、前記吹き出し容器は前記供給口を複数有し、前記気化手段と前記吹き出し容器との間にガス圧力調整部が更に設けられ、当該ガス圧力調整部と当該吹き出し容器の前記複数の供給口との間の配管の長さが実質的に全て等しいことを特徴とする成膜装置。
  6. 請求項５に記載の成膜装置において、前記ガス分散板を複数有し、当該複数のガス分散板と前記複数の供給口は、それぞれ同一方向に一列に配置され、前記フィルタまたはシャワープレートは前記方向に延在した形状を有することを特徴とする成膜装置。
  7. 請求項５または６において、前記供給口と前記ガス圧力調整部との間の配管は、２ｎ個（ｎは自然数）に分岐されていることを特徴とする成膜装置。
  8. 請求項４〜７のいずれか一項に記載の成膜装置であって、前記複数のガス放出手段には、それぞれに異なる前記基板が異なるタイミングで供給されることを特徴とする成膜装置。
  9. 請求項４〜８のいずれか一項に記載の成膜装置において、前記ガス放出手段の開口幅、前記基板の移動速度、前記キャリアガスの流速、及び前記キャリアガスの供給量を、所定の膜厚が得られるように定めたことを特徴とする成膜装置。
  10. 請求項４〜９のいずれか一項に記載の成膜装置おいて、前記気化手段は、前記原料を充填する原料容器部、当該原料容器部に前記キャリアガスを導入する配管、及び前記原料を加熱するヒータを有していることを特徴とする成膜装置。
  11. 請求項４〜１０のいずれか一項に記載の成膜装置を複数有する成膜装置系であって、当該成膜装置系は前記基板上に所定材料の膜を複数積層するためのものであり、前記複数の成膜装置のそれぞれは異なる前記材料に対応し、それぞれの材料に対応する前記ガス放出手段を１個ずつ前記基板の移動方向に沿って積層順に整列させたことを特徴とする成膜装置系。
  12. 請求項１１に記載の成膜装置系であって、前記ガス放出手段は前記フィルタまたはシャワープレートの延在方向が互いに平行となるように整列され、当該整列されたガス放出手段間に隔壁が設けられ、前記基板は前記隔壁と所定の距離を保って移動し、前記基板と前記隔壁との距離が前記基板と前記ガス放出手段との距離よりも小さく、かつ、前記ガス放出手段と前記隔壁との間には空隙が設けられていることを特徴とする成膜装置系。
  13. 請求項１１または１２に記載の成膜装置系であって、前記気化した原料を含むキャリアガスが供給されていない前記ガス放出手段には、前記キャリアガスと同種のガスが前記ガス供給手段を通して供給されていることを特徴とする成膜装置系。
  14. 請求項１３に記載の成膜装置系であって、前記キャリアガスと同種のガスの流量が、前記気化した原料を含むキャリアガスの流量と実質的に等しいことを特徴とする成膜装置系。
  15. 請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の成膜装置系であって、前記材料は有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する材料であることを特徴とする成膜装置系。
  16. ガス又は液体からなる流体を用いて基板上に成膜する成膜装置において、前記流体が前記基板に所定の角度で均一に当接するように多孔質のセラミックを介して前記基板上に供給されることを特徴とする成膜装置。
  17. 原料を気化手段にて気化させ、前記気化した原料をキャリアガスで輸送して、基板上に前記気化した原料を含むキャリアガスをガス放出手段から放出して所定材料の膜を堆積させる成膜装置において、前記ガス放出手段は、ガス吹き出し容器と、該吹き出し容器に設けられた複数の供給口と、該複数の供給口のそれぞれに対応して設けられ、該供給口から前記吹き出し容器内に供給された前記気化した原料を含む前記キャリアガスを分散させるガス分散板と、前記吹き出し容器の前記基板側に設けられ多数の小孔を有するガス放出板とを有する成膜装置。
  18. 請求項１７に記載の成膜装置であって、前記ガス放出板はフィルタまたはシャワープレートを有することを特徴とする成膜装置。
  19. 請求項１７または１８に記載の成膜装置であって、前記気化手段から前記吹き出し容器に前記気化した原料を含む前記キャリアガスを供給する配管は、ガス圧力調整部を経た後複数に分岐して前記複数のガス供給口に接続され、前記ガス圧力調整部と前記複数の供給口との間の配管の長さが実質的に全て等しいことを特徴とする成膜装置。
  20. 請求項１９に記載の成膜装置であって、前記複数の供給口と前記ガス圧力調整部との間の配管は、２ｎ個（ｎは自然数）に分岐されていることを特徴とする成膜装置。
  21. 請求項１７に記載の成膜装置において、当該複数のガス分散板と前記複数の供給口は、それぞれ同一方向に一列に配置され、前記ガス放出板は前記方向に延在した形状を有することを特徴とする成膜装置。
  22. 請求項２１に記載の成膜装置を複数有する成膜装置系であって、前記ガス放出手段は前記ガス放出板の延在方向が互いに平行となるように整列され、当該整列されたガス放出手段間に隔壁が設けられ、前記基板は前記隔壁と所定の距離を保って移動し、前記基板と前記隔壁との距離が前記基板と前記ガス放出手段との距離よりも小さく、かつ、前記ガス放出手段と前記隔壁との間には空隙が設けられていることを特徴とする成膜装置系。
  23. 気化手段にて原料を気化して、当該気化した原料をキャリアガスで輸送して、ガス放出手段から前記気化した原料を含むキャリアガスを基板上に放出して所定材料の膜を成膜する成膜方法であって、前記気化手段１個に対して前記ガス放出手段が複数接続され、前記複数のガス放出手段のうち選択されたものに前記気化した原料を含むキャリアガスを供給することを特徴とする成膜方法。
  24. 請求項２３に記載の成膜方法であって、前記複数のガス放出手段のそれぞれは、吹き出し容器を有し、当該吹き出し容器には複数の供給口と、当該複数の供給口のそれぞれに対応したガス分散板とを設け、前記供給口を通して前記吹き出し容器の内部に吹き出された前記キャリアガスを前記ガス分散板で分散した後、フィルタまたはシャワープレートを介して前記基板に放出することを特徴とする成膜方法。
  25. 請求項２４に記載の成膜方法であって、前記キャリアガスと同種のガスを、前記気化手段を介さずに前記ガス放出手段に供給可能とし、前記気化した原料を含んだキャリアガスと前記キャリアガスと同種のガスとを、互いに排他的に前記ガス放出手段に供給することを特徴とする成膜方法。
  26. 請求項２５に記載の成膜方法であって、前記キャリアガスと同種のガスの流量が、前記気化した原料を含むキャリアガスの流量と実質的に等しくしたことを特徴とする成膜方法。
  27. 請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の成膜方法であって、前記複数のガス放出手段のそれぞれに異なる基板を異なるタイミングで供給することを特徴とする成膜方法。
  28. 請求項２４〜２７のいずれか一項に記載の成膜方法であって、前記基板の移動速度、および前記気化した原料を含むキャリアガスの流速と供給量を、所定の膜圧が得られるように定めたことを特徴とする成膜方法。
  29. 基板上に所定材料の膜が複数積層された積層体の製造方法であって、前記複数の膜のうち選択された膜の所定材料に対してそれぞれ１個の気化手段と複数のガス放出手段とが設けられ、前記各材料に対応する前記ガス放出手段を１個ずつ積層順に整列させて、前記選択された膜を積層順にそれぞれ請求項２４〜２８のいずれか一項に記載の方法で成膜することを特徴とする製造方法。
  30. 請求項２９に記載の製造方法であって、前記整列されたガス放出手段上に基板を移動させ、前記基板の移動方向に沿って、前記気化した原料を含むキャリアガスを積層順に連続して供給することを特徴とする製造方法。
  31. 請求項３０に記載の製造方法であって、前記複数のガス供給口と前記複数のガス分散板とをそれぞれ同一方向に一列に配列し、前記フィルタまたはシャワープレートを前記の方向に延在した形状にして、前記吹き出し容器を、隔壁を介して、前記フィルタまたはシャワープレートが延在する方向が互いに平行になるように複数個配置し、前記基板を前記隔壁に所定の距離をおいてかつ前記方向に交わるような方向に移動しつつ、前記複数個の吹き出し容器の各々から、前記所定の距離よりも大きい距離で前記基板に対して異なる前記気化した原料を含むキャリアガスを順次噴出させ、かつ前記噴出された気化した原料を含むキャリアガスを前記吹き出し容器と前記隔壁との間の空隙を経て排出することを特徴とする製造方法。
  32. ガスまたは液体からなる流体を用いて基板上に成膜する成膜方法において、前記流体が前記基板に所定の角度で均一に当接するように多孔質のセラミックを介して前記基板上に供給されることを特徴とする成膜方法。
  33. 気化手段にて原料を気化させ、前記気化した原料をキャリアガスで輸送し、ガス放出手段から基板上に前記気化した原料を含むキャリアガスを放出して前記所定材料の膜を成膜する成膜方法において、前記ガス放出手段がガス吹き出し容器を有し、当該吹き出し容器に複数の供給口を介して前記気化した原料を含むキャリアガスを導入した後ガス分散板によって分散させてから、前記吹き出し容器の前記基板側に設置された多数の小孔を含むフィルタまたはシャワープレートから前記基板に向けて放出させることを特徴とする成膜方法。
  34. 請求項３３に記載の成膜方法において、前記気化手段と前記吹き出し容器とを接続する配管は、ガス圧力調整部を経た後複数に分岐して前記複数の供給口に接続され、前記ガス圧力調整部と前記供給口との間の前記分岐した複数の配管の長さは全て実質的に等しくして、全ての前記分岐した複数の配管について、前記気化した原料を含むキャリアガスを時間的及び量的に実質的に均等に前記吹き出し容器に供給することを特徴とする成膜方法。
  35. 請求項３４に記載の成膜方法において、前記気化した原料を含むキャリアガスは前記吹き出し容器に２ｎ個の供給口を介して供給することを特徴とする成膜方法。
  36. 請求項３３に記載の成膜方法であって、前記複数のガス供給口と前記複数のガス分散板とをそれぞれ同一方向に一列に配列し、前記フィルタまたはシャワープレートを前記の方向に延在した形状にして、前記吹き出し容器を、隔壁を介して、前記フィルタまたはシャワープレートが延在する方向が互いに平行になるように複数個配置し、前記基板を前記隔壁に所定の距離をおいてかつ前記方向に交わるような方向に移動しつつ、前記複数個の吹き出し容器の各々から、前記所定の距離よりも大きい距離で前記基板に対して異なる前記気化した原料を含むキャリアガスを順次噴出させ、かつ前記噴出された気化した原料を含むキャリアガスを前記吹き出し容器と前記隔壁との間の空隙を経て排出することを特徴とする成膜方法。
  37. 請求項２３〜２８及び請求項３２〜３６のいずれか一項に記載の成膜方法によって成膜する工程を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
  38. 請求項２３〜２８及び請求項３２〜３６のいずれか一項に記載の成膜方法によって有機電界発光層を成膜することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
  39. 請求項２９〜３１のいずれか一項に記載の製造方法において、前記積層体は有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする製造方法。
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