JP2007220358A - 基板処理装置および発光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大型基板に形成された有機層上に、膜厚のばらつきが小さくなるように電極を形成して発光素子を製造する発光素子の製造方法と、当該発光素子を製造する基板処理装置を提供する。
【解決手段】被処理基板上の有機層上に成膜する基板処理装置であって、前記被処理基板を保持する保持台と、前記有機層上への成膜の原料となる原料ターゲットと、前記原料ターゲットにレーザまたは電子ビームを照射する照射源と、を有し、前記レーザまたは電子ビームを前記原料ターゲットに照射して前記有機層上に成膜を行うことを特徴とする基板処理装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、有機発光層を有する発光素子の製造方法および当該発光素子を製造するための基板処理装置に関する。

近年、従来用いられてきたＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）に換わって、薄型にすることが可能な平面型表示装置の実用化が進んでおり、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）は自発光、高速応答などの特徴を有するために、次世代の表示装置として着目されている。また、有機ＥＬ素子は、表示装置のほかに、面発光素子としても用いられる場合がある。

有機ＥＬ素子は、陽電極（正電極）と陰電極（負電極）の間に有機ＥＬ層（発光層）を含む有機層が狭持された構造となっており、当該発光層に正極から正孔を、負極から電子を注入してそれらの再結合をさせることによって、当該発光層を発光させる構造になっている。

また、前記有機層には、必要に応じて陽極と発光層の間、または陰極と発光層の間に、例えば正孔輸送層、または電子輸送層など発光効率を良好とするための層を付加することも可能である。

上記の発光素子を形成する方法の一例としては、以下の方法を取ることが一般的であった。まず、ＩＴＯよりなる陽電極がパターニングされた基板上に、前記有機層を蒸着法により形成する。蒸着法とは、例えば蒸発あるいは昇華された蒸着原料を、被処理基板上に蒸着させることで薄膜を形成する方法である。次に、当該有機層上に、陰電極となるＡｌ（アルミニウム）を、蒸着法により形成する。このような発光素子を、いわゆるトップカソード型発光素子と呼ぶ場合がある。

例えばこのようにして、陽電極と陰電極の間に有機層が形成されてなる、発光素子が形成される。
特開２００４−２２５０５８号公報

しかし、上記のように、蒸着法を用いて陰電極を形成する場合、特に被処理基板が大きくなった場合には陰電極の膜厚の均一性が問題となる場合があった。このように、被処理基板面内で陰電極の膜厚の均一性が不十分となると、被処理基板面内での発光素子の品質が不均一となってしまう懸念がある。

また、蒸着法による成膜は、被処理基板の成膜面を下に向けた、いわゆるフェースダウンの成膜方法により行う必要があり、被処理基板が大きくなった場合には基板の扱いが困難となる問題が生じていた。

このような問題を解決するため、陰電極を形成する場合に、例えば蒸着法に比べて、被処理基板の面内での成膜速度の均一性が良好である、スパッタリング法を用いることが考えられる。しかし、スパッタリング法は、蒸着法に比べて成膜対象に対するダメージが大きくなってしまう問題があった。

例えば上記の発光素子を形成する場合、陰電極は、比較的機械的な強度が小さい有機層上に形成されることになる。このため、例えばスパッタリング法などによってＡｌなどの硬い金属の粒子が高速度で有機層に衝突した場合、有機層がダメージを受け、発光素子の品質が低下してしまう場合がある。また、有機材料は、スパッタ時に生じる高いエネルギーを持つ電子の衝突によって変質し、発光素子の品質が低下する場合がある。このため、膜厚の均一性が良好であるスパッタリング法を陰電極の形成に用いることは困難となっていた。

そこで、本発明では、上記の問題を解決した、新規で有用な発光素子の製造方法と、当該発光素子を製造する基板処理装置を提供することを統括的目的としている。

本発明の具体的な課題は、大型基板に形成された有機層上に、膜厚のばらつきが小さくなるように電極を形成して発光素子を製造する発光素子の製造方法と、当該発光素子を製造する基板処理装置を提供することである。

本発明は、上記の課題を、
請求項１に記載したように、
被処理基板上の有機層上に成膜する基板処理装置であって、
前記被処理基板を保持する保持台と、
前記有機層上への成膜の原料となる原料ターゲットと、
前記原料ターゲットにレーザまたは電子ビームを照射する照射源と、を有し、
前記レーザまたは電子ビームを前記原料ターゲットに照射して前記有機層上に成膜を行うことを特徴とする基板処理装置により、また、
請求項２に記載したように、
前記原料ターゲットに照射されるレーザまたは電子ビームを走査する走査手段を有することを特徴とする請求項１記載の基板処理装置により、また、
請求項３に記載したように、
前記走査手段は、前記照射源の前記原料ターゲットに対する角度を変更する角度変更手段であることを特徴とする請求項２記載の成膜装置により、また、
請求項４に記載したように、
成膜に対応して前記保持台が移動するよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうち、いずれか１項記載の基板処理装置により、また、
請求項５に記載したように、
電圧が印加される電圧印加ターゲットと、
前記電圧印加ターゲットに電圧が印加されることでプラズマ励起される処理ガスの供給手段とをさらに有し、
前記処理ガスをプラズマ励起することで、スパッタリング法により成膜を行うことが可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうち、いずれか１項記載の基板処理装置により、また、
請求項６に記載したように、
前記電圧印加ターゲットは、互いに対向する、第１の電圧印加ターゲットと第２の電圧印加ターゲットとを含むことを特徴とする請求項５記載の基板処理装置により、また、
請求項７に記載したように、
前記レーザまたは電子ビームを前記原料ターゲットに照射することによる第１の成膜と、前記スパッタリング法による第２の成膜とが、連続的に実施可能に構成されていることを特徴とする請求項５または６記載の基板処理装置により、また、
請求項８に記載したように、
前記原料ターゲットと、前記電圧印加ターゲットとが異なる材料よりなるよう構成されていることを特徴とする請求項５または７のうち、いずれか１項記載の基板処理装置により、また、
請求項９に記載したように、
前記有機層は、電圧の印加により発光する発光層を含むことを特徴とする請求項１乃至８のうち、いずれか１項記載の基板処理装置により、また、
請求項１０に記載したように、
第１の電極と第２の電極の間に発光層を含む有機層が形成されてなる発光素子の製造方法であって、
前記第１の電極上に形成された前記有機層上に、第１の層と第２の層を含む前記第２の電極を形成する電極形成工程を有し、
前記電極形成工程は、
レーザまたは電子ビームを原料ターゲットに照射して前記有機層上に導電性の前記第１の層を形成する第１の工程と、
スパッタリング法により前記第１の層上に前記第２の層を形成する第２の工程と、を含むことを特徴とする発光素子の製造方法により、また、
請求項１１に記載したように、
前記第２の層が、前記第１の層より厚いことを特徴とする請求項１０記載の発光素子の製造方法により、また、
請求項１２に記載したように、
前記第１の層と前記第２の層を構成する材料が異なることを特徴とする請求項１０または１１記載の発光素子の製造方法により、また、
請求項１３に記載したように、
前記第１の層の可視光線の反射率が、前記第２の層の可視光線の反射率より高くなるよう成膜がおこなわれることを特徴とする請求項９乃至１２のうち、いずれか１項記載の発光素子の製造方法により、解決する。

本発明によれば、大型基板に形成された有機層上に、膜厚のばらつきが小さくなるように電極を形成して発光素子を製造する発光素子の製造方法と、当該発光素子を製造する基板処理装置を提供することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態に関して図面に基づき、説明する。

図１は、本発明の実施例１による発光素子を模式的に示した断面図である。図１を参照するに、本実施例による発光素子１００は、基板１０１上に形成された陽電極（第１の電極）１０２と、該陽電極１０２に対向する陰電極（第２の電極）１０４と、該陽電極１０２該陰電極１０４の間に形成された発光層（有機ＥＬ層）１０３Ａを含む有機層１０３と、を有している。

上記の発光素子１００は、有機ＥＬ素子と呼ばれる場合があり、前記陽電極１０２と前記陰電極１０４の間に電圧を印加することで、当該発光層１０３Ａに前記陽電極１０２から正孔を、前記陰電極１０４から電子を注入してそれらの再結合をさせることによって、当該発光層１０３Ａを発光させる構造になっている。

当該発光層１０３Ａは、例えば、多環芳香族炭化水素、ヘテロ芳香族化合物、有機金属錯体化合物等の材料を用いて形成することが可能であり、上記の材料は例えば蒸着法により、形成することが可能である。

従来の発光素子では、陰電極を形成する場合に以下のような技術的な問題があった。例えば、陰電極を蒸着法で形成する場合には、陰電極の厚さの均一性が不十分となる場合があり、一方で陰電極をスパッタリング法で形成する場合には、陰電極の厚さの均一性は良好であるものの、有機層にダメージが入る懸念が生じていた。

そこで、本実施例による上記の発光素子１００では、前記陰電極１０４が、前記有機層１０３上に該有機層１０３に接するように形成された、該有機層１０３を保護する導電性の保護層１０４Ａと、該保護層１０４上に該保護層１０４に接するように形成された、導電性の主電極層１０４Ｂと、を含むように構成されている。

この場合、例えば、前記保護層１０４Ａは、例えば、当該保護層１０４Ａの成膜の原料となる原料ターゲットに、レーザまたは電子ビームを照射することで当該原料を蒸発させ、前記有機層１０３上に導電性の膜を堆積させることで形成される。このような成膜装置（基板処理装置）の構成の例については後述する。また、当該保護層１０４Ａ上の前記主電極層１０４Ｂは、例えばスパッタリング法により形成されることが好ましい。

上記の構造においては、まず、上記の、原料ターゲットにレーザまたは電子ビームを照射する方法で、前記有機層１０３へのダメージを抑制しながら前記保護層１０４Ａを成膜し、次に該保護層１０４Ａ上に、成膜の基板面内での均一性が良好である、例えばスパッタリング法により、前記主電極層１０４Ｂを形成する。この場合、前記保護層１０４Ａおよび前記主電極層１０４Ｂは、ともに導電性材料よりなることが好ましい。また、前記主電極層１０４Ｂの方が、前記保護層１０４Ａに比べて、成膜の膜厚の均一性が良く、また成膜速度が大きいため、前記主電極層１０４Ｂが、前記保護層１０４Ａよりも厚くなるように形成されることが好ましい。

このため、上記の発光素子１００は、前記有機層１０３へのダメージの影響が抑制されているとともに、前記陰電極１０４の膜厚の、基板面内での均一性が良好であり、高品質な発光素子である特徴を有している。

また、前記保護層１０４Ａと、前記主電極層１０４Ｂとは、同じ材料から構成されるようにしてもよいが、必要に応じて前記保護層１０４Ａと、前記主電極層１０４Ｂとが異なる材料より構成されるようにしてもよい。

例えば、上記の発光素子１００のように、いわゆるトップカソード型発光素子の場合、前記陰電極１０４は、前記発光層１０３Ａからの発光の反射層として用いられる。このため、前記保護層１０４Ａの可視光線の反射率が、前記主電極層１０４Ｂの可視光線の反射率より高いことが好ましい。この場合に、発光素子の発光の効率が良好となる。

また、一方で、前記主電極層１０４Ｂの耐久性が、前記保護層１０４Ａの耐久性より高いことが好ましい。前記主電極層１０４Ｂは、前記保護層１０４Ａの外側に形成され、熱や酸素に曝されるため、例えば酸素に対する耐久性が高いことが好ましい。

なお、この場合、耐久性とは、酸素や水素などの活性なガスまたは励起された当該ガスによる腐食に対する耐性（耐腐食性）、結晶粒粗大化に対する耐性、凝集に対する耐性などの総称を意味する（以下文中同様）。

従来の発光素子の陰電極では、可視光線の反射率を高くすると共に、耐久性を高くすることが困難であった。一方、本実施例による前記陰電極１０４が、複数の層を含み、前記有機層１０３上に形成された前記保護層１０４Ａと、該保護層１０４上に形成された、導電性の主電極層１０４Ｂとを含むように構成されているため、陰電極の可視光線の反射率を高くすると共に、耐久性を高くすることが可能となっている。

例えば、前記保護層１０４Ａは、Ａｇよりなることが好ましい。Ａｇは、可視光線の反射率が高いため、前記発光層１０３Ａに面する側である前記保護層１０４Ａを構成する材料として用いられることが好ましい。

また、前記主電極層１０４Ｂは、例えば、Ａｇに耐久性を有するための添加物が混合されて構成されてもよい。例えば、Ａｇに対してＰｄを１重量％添加した材料を前記主電極層１０４Ｂに用いると、Ａｇを用いた場合に比べて該主電極層の耐久性が向上し、好ましい。

また、前記主電極層１０４ＢはＡｌにより構成されてもよい。Ａｌは、可視光線の反射率はＡｇに劣るものの、耐久性はＡｇより高く、Ａｇを用いた場合に比べて該主電極層の耐久性が向上し、好ましい。

また、先に説明したように、前記保護層１０４Ａと前記主電極層１０４Ｂを、同じ材料を用いて構成してもよく、例えば、保護層１０４Ａ／主電極層１０４Ｂの組み合わせを、Ａｇ／Ａｇ、Ａｌ／Ａｌ、またはＡｇ（１重量％のＰｄ添加）／Ａｇ（１重量％のＰｄ添加）としてもよい。

また、前記保護層１０４Ｂは、前記有機層１０３に接するように形成される。このため、前記保護層１０４Ｂには、該保護層１０４の仕事関数を調整するため（発光効率を良好とするため）の物質、例えば、Ｌｉ、ＬｉＦ、ＣｓＣＯ_３などが添加されるか、または前記保護層１０４Ｂが当該物質（Ｌｉ、ＬｉＦ、ＣｓＣＯ_３）との積層構造となるように構成されてもよい。

また、前記発光層１０３Ａでの発光効率が良好となるように、前記有機層１０３には、当該発光層１０３Ａと前記陽電極１０２との間に、例えば、正孔輸送層１０３Ｂ，正孔注入層１０３Ｃが形成されていてもよい。また、当該正孔輸送層１０３Ｂ，正孔注入層１０３Ｃは、そのいずれかが、またはその双方が省略される構造であってもよい。

同様に、前記発光層１０３Ａでの発光効率が良好となるように、前記有機層１０３には、当該発光層１０３Ａと前記陰電極１０４との間に、例えば、電子輸送層１０３Ｄ，電子注入層１０３Ｅが形成されていてもよい。また、当該電子輸送層１０３Ｄ，電子注入層１０３Ｅは、そのいずれかが、またはその双方が省略される構造であってもよい。

また、前記発光層１０３Ａは、例えば、ホスト材料にアルミノキノリノール錯体（Ａｌｑ３）、ドーピング材にはルブレンを用いて形成することができるが、これに限定されず、様々な材料を用いて形成することが可能である。

次に、上記の発光素子１００を製造する製造方法について、図２Ａ〜図２Ｄに基づき、手順を追って説明する。ただし、以降の図中では、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する場合がある。

まず、図２Ａに示す工程において、パターンニングされた、例えばＩＴＯよりなる前記陽電極１０２が形成された、例えばガラスよりなる前記基板１０１を用意する。この場合、前記基板１０１には、前記陽電極１０１に接続される、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を含む、アクティブマトリクス駆動回路などが形成されていてもよい。

次に、図２Ｂに示す工程において、前記陽電極１０２上（前記基板１０１上）に、前記有機層１０３を形成する。この場合、前記有機層１０３は、例えば蒸着法により形成され、前記陽電極１０２の側から順に、正孔注入層１０３Ｃ，正孔輸送層１０３Ｂ，発光層（有機ＥＬ層）１０３Ａ，電子輸送層１０３Ｄ，電子注入層１０３Ｅが、積層されるようにして形成される。また、先に説明したように、必要に応じて前記正孔輸送層１０３Ｂ，および前記正孔注入層１０３Ｃは、そのいずれかの成膜を、またはその双方の成膜を省略してもよい。同様に、前記電子輸送層１０３Ｄ，電子注入層１０３Ｅは、そのいずれかの成膜を、またはその双方の成膜を省略してもよい。

次に、図２Ｃ〜図２Ｄに示す工程において、前記有機層１０３上に、複数の層（前記保護層１０４Ａ、前記主電極層１０４Ｂ）を含む前記陰電極１０４を形成する。

まず、図２Ｃに示す工程において、前記有機層１０３（前記電子注入層１０３Ｅ）上に、該有機層１０３に接するように、導電性の、例えばＡｇよりなる保護層１０４Ａを形成する。前記保護層１０４Ａを形成する場合には、まず、前記基板１０１を、所定の減圧状態となる処理容器に保持する。次に、当該処理容器内に設置された、当該保護層１０４Ａの成膜の原料となる原料ターゲットに、レーザまたは電子ビームを照射することで当該原料を蒸発させ、前記有機層１０３上に導電性の膜を堆積させる。ここで、前記有機層１０３上に前記保護層１０４Ａが形成される。

この場合、前記有機層１０３（前記電子注入層１０３Ｅ）に与えるダメージは、例えばスパッタリング法などを用いて前記有機層１０３上に直接成膜を行う場合に比べて小さくなる。

また、この場合、前記保護膜１０４Ａを構成する材料は、Ａｇに限定されるものではない。例えば前記保護層１０４Ａは、Ａｌや、Ａｇに耐久性を向上させる添加物（例えば１重量％のＰｄ）を添加した材料を用いて形成してもよい。但し、これらのＡｌやＡｇに耐久性を向上させる添加物を添加した材料は、Ａｇを主成分とした材料に比べて、可視光線の反射率が劣る。このことから、前記発光層１０３Ａからの発光を反射する反射率を高く維持するためには、前記保護層１０４ＡがＡｇよりなることが好ましい。

この場合、「前記保護膜１０４ＡがＡｇよりなる」とは、当該保護膜１０４Ａが、実質的な純Ａｇよりなるか、または当該保護膜１０４Ａが少なくともＡｇを主成分とする材料よりなることを意味する。また上記の、当該保護膜１０４Ａを構成する、「少なくともＡｇを主成分とする材料」とは、実質的な純Ａｇと比較して発光の反射率が実質的に低くならない程度にＡｇの純度が高く維持された材料を示している。

次に、図２Ｄに示す工程において、前記保護層１０４Ａ上に、該保護層１０４Ａに接するように、例えば、Ａｌよりなる前記主電極層１０４Ｂを、例えばスパッタリング法により形成する。その結果、前記保護層１０４Ａと前記主電極層１０４Ｂを含む前記陰電極１０４が形成される。

この場合、前記有機層１０３（前記電子注入層１０３Ｅ）が、前記保護層１０４Ａにより覆われて保護されているため、前記主電極層１０４Ｂを形成する場合に、前記有機層１０３に与えるダメージが抑制される。このため、本実施例による方法では、前記主電極層１０４Ｂを成膜する場合の成膜方法の自由度が高くなる。例えば、上記のように、成膜速度の基板の面内均一性が良好である一方で、成膜対象に与えるダメージが大きい、例えばスパッタリング法などの成膜方法を、前記主電極層１０４Ｂを成膜する成膜方法として選択することができる。この場合、前記主電極層１０４Ｂをスパッタリング法で成膜した場合であっても、前記有機層１０３が保護されているため、該有機層１０３へのダメージが抑制される。

すなわち、本実施例による発光素子の製造方法を用いれば、陰電極の厚さのばらつきが少なく、かつ有機層のダメージが少ない高品質な発光素子を製造することが可能となる。

また、先に説明したように、前記主電極層１０４Ｂの耐久性が、前記保護層１０４Ａの耐久性より高くなるように構成されることが好ましい。

例えば、ＡｌまたはＡｌを主成分とする材料を用いて前記主電極層１０４Ｂを構成した場合には、可視光線の反射率はＡｇに劣るものの、耐久性はＡｇより高く、該主電極層の耐久性が向上し、好ましい。また、前記保護層１０４Ｂを、Ａｇに耐久性を有するための添加物（例えばＰｄ）を混合した材料を用いて構成してもよい。このようにして、本実施例による発光素子１００を製造することができる。

例えば、前記陽電極１０２の厚さは１００μｍ乃至２００μｍ、前記有機層１０３の厚さは５０μｍ乃至２００μｍ、前記陰電極１０４の厚さは５０μｍ乃至３００μｍ、前記保護層１０４Ａの厚さが１０μｍ乃至３０μｍに形成される。

また、例えば、前記発光素子１００は、表示装置（有機ＥＬ表示装置）や、面発光素子（照明・光源など）に適用することができるが、これらに限定されるものではなく、様々な電子機器に用いることが可能である。

次に、実施例１に記載した発光素子１００を製造する基板処理装置の構成の一例について、図３〜図５に基づき、説明する。

まず、図３は、前記発光素子１００を製造する基板処理装置１０００の構成の一例を模式的に示した平面図である。

図３を参照するに、本実施例による基板処理装置１０００は、複数の成膜装置または処理室が、被処理基板が搬送される搬送室９００Ａ，９００Ｂ，９００Ｃのいずれかに接続された構造を有している。前記搬送室９００Ａ，９００Ｂ，９００Ｃは、処理室または成膜装置を接続するための４つの接続面それぞれ有している。また、前記搬送室９００Ａ，９００Ｂ，９００Ｃは、被処理基板を搬送する搬送手段（搬送アーム）９００ａ，９００ｂ，９００ｃが、それぞれ内部に設置された構造を有している。

前記搬送室９００Ａ，９００Ｂ，９００Ｃに接続される処理室、または成膜装置は、例えば、被処理基板の前処理（クリーニングなど）を行う前処理室５００、被処理基板または被処理基板に装着するマスクのアライメント（位置決め）を行うアライメント処理室６００、前記有機層１０３を蒸着法により形成する（図２Ｂに示した工程を実施する）成膜装置７００、前記保護層１０４Ａを形成する（図２Ｃに示した工程を実施する）成膜装置２００、前記主電極層１０４Ｂをスパッタリング法で形成する（図２Ｄに示した工程を実施する）成膜装置３００、ロードロック室４００Ａ、４００Ｂである。

前記搬送室９００Ａの４つの接続面には、前記ロードロック室４００Ａ、前記前処理室５００、前記アライメント処理室６００、および前記成膜装置７００が接続されている。また、前記成膜装置７００の、前記搬送室９００Ａに接続された側の反対側は、前記搬送室９００Ｂの接続面に接続され、当該搬送室９００Ｂの他の接続面には、前記成膜装置２００が２つと、前記アライメント処理室６００が接続されている。さらに、前記アライメント処理室６００の、前記搬送室９００Ｂに接続された側の反対側は、前記搬送室９００Ｃの接続面に接続され、当該搬送室９００Ｃの他の接続面には、前記成膜装置３００が２つと、前記ロードロック室４００Ｂとが接続されている。

また、前記搬送室９００Ａ、９００Ｂ、９００Ｃ、前記ロードロック室４００Ａ、４００Ｂ、前記前処理室５００、前記アライメント処理室６００、前記成膜装置２００、３００、７００には、それぞれ内部を減圧状態（真空状態）にするための、真空ポンプなどの排気手段（図示せず）が接続されて、必要に応じて内部が減圧状態に維持されている。

次に、前記基板処理装置１０００により、実施例１に記載した前記発光素子１００を製造する場合の手順の概略について説明する。まず、被処理基板Ｗ（図２Ａに示した、陽電極１０２が形成された基板１０１に相当）は、前記ロードロック室４００Ａから前記基板処理装置１０００に投入される。前記ロードロック室４００Ａに投入された被処理基板Ｗは、前記搬送手段９００ａにより、まず前記搬送室９００Ａを介して前記前処理室５００に搬送され、被処理基板の前処理（クリーニングなど）が行われる。

次に、当該被処理基板は、前記搬送手段９００ａにより、前記搬送室９００Ａを介して前記アライメント処理室６００に搬送され、被処理基板上にマスクが設置される。次に、当該被処理基板は、前記搬送手段９００ａにより、前記搬送室９００Ａを介して前記成膜装置７００に搬送され、当該成膜装置７００において、前記発光素子１００の、前記有機層１０３が、蒸着法により形成される（図２Ｂに示した工程が実施される）。

次に、前記有機層１０３が形成された被処理基板は、前記搬送手段９００ｂによって前記成膜装置２００（２台接続された成膜装置２００のうちのいずれか）に搬送される。

前記成膜装置２００に搬送された被処理基板には、当該成膜装置２００において、前記保護層１０４Ａが、先に説明したように、レーザまたは電子ビームを用いた方法にて形成される（図２Ｃに示した工程が実施される）。当該保護層１０４Ａが形成された被処理基板は、前記搬送手段９００ｃによって、前記搬送室９００Ｃを介して前記成膜装置３００（２台接続された成膜装置３００のうちのいずれか）に搬送される。

前記成膜装置３００においては、前記主電極層１０４Ｂが、スパッタリング法により形成される（図２Ｄに示した工程が実施される）。このようにして実施例１に記載した発光素子１００が形成され、当該発光素子１００は、前記ロードロック室４００Ｂを介して、基板処理装置１０００より搬出される。なお、前記基板処理装置１０００が、例えば絶縁層よりなる保護層を前記発光素子１００上に形成する成膜装置を、さらに有するように構成してもよい。

次に、上記に示した成膜装置７００、成膜装置２００、および成膜装置３００の構成の一例について、それぞれ図４乃至図１０に基づき説明する。

図４は、上記の基板処理装置１０００に含まれる成膜装置（蒸着装置）７００の構成の一例を模式的に示した図である。

図４を参照するに、前記成膜装置７００は、内部に内部空間７００Ａが画成される処理容器７０１を有し、当該内部空間７００Ａには、蒸着源７０２と、基板保持台７０５が設置された構造を有している。前記内部空間７００Ａは、排気ポンプなどの排気手段（図示せず）が接続された排気ライン７０４より排気され、所定の減圧状態に保持される構造になっている。

前記蒸着源７０２にはヒータ７０３が設置され、該ヒータ７０３によって内部に保持された原料７０２Ａを加熱し、気化または昇華させて気体原料とすることが可能に構成されている。当該気体原料は、前記蒸着源７０２に対向するように設置された前記基板保持台７０５に保持された被処理基板Ｗ（前記陽電極１０２が形成された前記基板１０１）に蒸着されて、前記有機層１０３が形成される。

前記基板保持台７０５は、前記処理容器７０１の上面（前記蒸着源７０２に対向する側）に設置された、移動レール７０６上を、平行に移動可能に構成されている。すなわち、成膜時に前記保持台７０５が移動されることによって、被処理基板の面内での蒸着膜の均一性が良好になるように構成されている。

また、前記処理容器７０１の、前記搬送室９００Ａに接続される側に形成されたゲートバルブ７０７を開放することにより、前記被処理基板Ｗの前記内部空間７００Ａへの搬入・または前記内部空間７００Ａからの搬出が可能になる。

上記の成膜装置７００を用いて、実施例１に記載した図２Ｂに相当する工程を実施することにより、前記有機層１０３を形成することが可能となる。また、前記蒸着源７０２を複数設置することで、前記有機層１０３が、前記発光層１０３Ａに加えて、正孔注入層１０３Ｃ，正孔輸送層１０３Ｂ，電子輸送層１０３Ｄ，電子注入層１０３Ｅなどを含む多層構造となるように形成することも可能である。

また、図５は、前記保護層１０４Ａを前記有機層１０３上に成膜する、成膜装置２００を模式的に示した図であり、図６は、図５のＡ−Ａ’断面図である。図５および図６を参照するに、成膜装置２００は、内部に内部空間２００Ａが画成される処理容器２０１を有し、当該内部空間２００Ａには、成膜の原料となる原料ターゲット２０４と、基板保持台２０２が互いに対向するように設置された構造を有している。前記基板保持台２０２は、前記処理容器２０１の下面（前記原料ターゲット２０４に対向する側）に設置された、移動レール２０３上を、平行に移動可能に構成されている。すなわち、成膜時に前記保持台２０２が移動されることによって、被処理基板の面内での成膜の均一性が良好になるように構成されている。前記内部空間２００Ａは、排気ポンプなどの排気手段（図示せず）が接続された排気ライン２０８より排気され、所定の減圧状態に保持される構造になっている。

また、前記処理容器２０１には、例えばレーザを透過する透過窓２０５が設置される。当該透過窓２０５の外側（前記処理容器２０１の外側）には、レーザＥを、当該透過窓２０５を介して前記原料ターゲット２０４に照射する照射源２０６が設置されている。また、前記照射源２０６は、前記原料ターゲット２０４に照射されるレーザＥを走査する走査手段２０７に装着されている。

前記走査手段２０７は、前記照射源２０７の前記原料ターゲット２０４に対する角度を変更する角度変更手段よりなる。この場合、前記走査手段２０７を制御することによって、前記照射源２０７の前記原料ターゲット２０４に対する角度が変更され、前記レーザＥが前記原料ターゲット２０４を照射する場所が変更される（前記レーザＥが走査される）。

また、前記処理容器２０１の、前記搬送室９００Ｂに接続される側に形成されたゲートバルブ２０９を開放することにより、前記被処理基板Ｗの前記内部空間２００Ａへの搬入・または前記内部空間２００Ａからの搬出が可能になる。

前記基板保持台２０２に保持された被処理基板Ｗに前記保護層１０４Ａを形成する場合には、以下のようにする。まず、前記照射源２０６からレーザＥを、前記原料ターゲット２０４に照射することで、当該原料ターゲット２０４を構成する成膜の原料を蒸発させ、被処理基板Ｗ上（前記基板１０１上の前記有機層１０３上）に、前記保護層１０４Ａを成膜する。この場合、前記走査手段２０７によって、前記レーザＥを走査する。また、成膜に伴って、前記基板保持台２０２を、当該レーザＥが走査される方向と直交する方向に移動することで、被処理基板（有機層１０３）上に形成される前記保護層１０４Ａの膜厚の均一性が良好となる。

このようにして、実施例１に記載した図２Ｃに相当する工程を実施することにより、前記保護層１０４Ａを形成することが可能となる。

上記の成膜装置２００による成膜では、前記有機層１０３へのダメージを抑制して成膜を行うことが可能であるともに、被処理基板を上側に向けた、いわゆるフェースアップでの成膜が可能になる特徴がある。

例えば、被処理基板が大型化した場合、蒸着法などのいわゆるフェースダウンの成膜は、被処理基板の保持台への装着が困難となり、また基板に反りが発生しやすくなるため、成膜の膜厚の均一性が悪化する懸念があった。

上記の成膜装置２００では、基板の成膜面を上に向けたフェースアップの成膜が可能であり、さらに必要に応じて、成膜面の向きを変更することも可能である。このように、上記の成膜装置では、成膜のために基板を保持する状態の自由度が高い特徴がある。

また、上記の成膜装置２００では、レーザを用いて成膜を行う場合を例にとって説明したが、これに限定されるものではない。例えば、前記照射源２０６から電子ビームを照射して、当該電子ビームによって原料ターゲットを構成する原料を蒸発させ、成膜が行われるようにしてもよい。なお、前記照射源２０６から電子ビームを照射する場合には、当該照射源２０６を減圧空間（前記内部空間２００Ａ）側に設置し、当該減圧空間を電子ビームが照射されるような所定の圧力とすることが好ましい。

また、図７は、上記の基板処理装置１０００に含まれる成膜装置（スパッタリング装置）３００の構成の一例を模式的に示した図である。

図７を参照するに、前記成膜装置３００は、内部に内部空間３００Ａが画成される処理容器３０１を有し、当該内部空間３００Ａには、電圧が印加される電圧印加ターゲット（陰電極）３０３と、基板保持台（陽電極）３０２が設置された構造を有している。前記内部空間３００Ａは、排気ポンプなどの排気手段（図示せず）が接続された排気ライン３０６より排気され、所定の減圧状態に保持される構造になっている。

前記内部空間３００Ａには、ガス供給手段３０７より例えばＡｒなどのプラズマ励起のための処理ガスが供給される。ここで、前記電圧印加ターゲット３０３に電源３０４より電力が印加されることで当該内部空間３００Ａにプラズマが励起され、Ａｒイオンが生成される。このようにして生成されたＡｒイオンにより、前記ターゲット３０３がスパッタリングされることで、前記基板保持台３０２に保持された被処理基板Ｗ（前記陽電極１０２、前記有機層１０３、および前記保護層１０４Ａが形成された前記基板１０１）上に、前記主電極層１０４Ｂが形成される。

また、先に説明したように、前記保護層１０４Ａと前記主電極層１０４Ｂを異なる材料により形成する場合には、前記成膜装置２００の前記原料ターゲット２０４と、当該成膜装置３００の電圧印加ターゲット３０３が異なる材料となるようにすればよい。

また、前記処理容器３０１の、前記搬送室９００Ｃに接続される側に形成されたゲートバルブ３０８を開放することにより、前記被処理基板Ｗの前記内部空間３００Ａへの搬入・または前記内部空間３００Ａからの搬出が可能になる。

また、スパッタリングによる成膜は、例えば蒸着法や、レーザまたは電子ビームを用いた成膜に比べて成膜される膜厚の均一性が良好であり、成膜速度が大きい特徴がある。このため、上記の成膜装置３００によって、膜厚の均一性が良好に、また良好な成膜速度で前記主電極層１０４Ｂを形成することが可能である。

このように、本実施例による基板処理装置１０００では、前記有機層１０３、前記保護層１０４Ａ，前記主電極層１０４Ｂを、被処理基板の周囲の雰囲気を減圧状態に保持したまま、連続的に形成することが可能になっている。このため、形成される膜が、外気に曝されることなく、水分や酸化の影響が抑制されて良好な品質の発光素子を形成することが可能になる。

また、例えば実施例２の前記基板処理装置１０００で用いる前記成膜装置３００は、これに限定されず、例えば以下に示すように、様々な構造の成膜装置（スパッタリング装置）を用いることが可能である。

図８は、前記主電極層１０４Ｂを前記保護層１０４Ａ上に成膜する（図２Ｄに示した工程を実施する）、成膜装置３５０を模式的に示した図であり、図９は、図８のＢ−Ｂ’断面図である。前記成膜装置３５０は、前記基板処理装置１０００において、前記成膜装置３００に相当する位置に設置して、当該成膜装置３００と同様にして用いることができる。

図８および図９を参照するに、成膜装置３５０は、内部に減圧空間が画成される処理容器３５１を有し、当該減圧空間には、互いに対向するように設置されるとともに、それぞれに電圧が印加される電圧印加ターゲット３５４Ａ，３５４Ｂと、基板保持台３５２とが設置されている。

前記基板保持台３５２は、前記処理容器３５１の下面に設置された、移動レール３５３上を、平行に移動可能に構成されている。すなわち、成膜時に前記保持台３５２が移動されることによって、被処理基板の面内での成膜の均一性が良好になるように構成されている。前記処理容器３５０の減圧空間は、排気ポンプなどの排気手段（図示せず）が接続された排気ライン３５９より排気され、所定の減圧状態に保持される構造になっている。

前記基板保持台３５２上に設置された、２つの前記電圧印加ターゲット３５４Ａ，３５４Ｂは、それぞれ、前記基板保持台３５２が移動する方向と略直交する方向に延伸した構造を有し、互いに対向するようにして設置されている。

また、前記処理容器３５１内には、前記電圧印加ターゲット３５４Ａ，３５４Ｂの間の空間３５０Ａに、例えばＡｒなどの処理ガスを供給するガス供給手段３５５が設置されている。当該処理ガスは、当該圧印加ターゲット３５４Ａ，３５４Ｂに電源３６１より電圧が印加されることでプラズマ励起される。

前記ガス供給手段３５５は、前記電圧印加ターゲット３５４Ａ，３５４Ｂと同様に、前記基板保持台３５２が移動する方向と略直交する方向に延伸した構造を有し、前記電圧印加ターゲット３５４Ａ，３５４Ｂを挟んで、前記基板保持台３５２と対向するように設置されている。

また、前記ガス供給手段３５５は、内部にガス流路３５６が形成された管状の中空構造を有しており、該ガス流路３５６には、前記処理容器３５１の外部に設置されたガス供給源（図示せず）からガス供給路３５８を介して、例えばＡｒなどの処理ガスが供給される。前記ガス流路３５６に供給された処理ガスは、前記ガス供給手段３５５に形成された複数のガス穴３５７から、記電圧印加ターゲット３５４Ａ，３５４Ｂの間の空間３５０Ａに供給される構造になっている。

また、前記処理容器３５１の、前記搬送室９００Ｃに接続される側に形成されたゲートバルブ３６０を開放することにより、被処理基板Ｗの前記処理容器３５１内への搬入・または前記処理容器３５１内からの搬出が可能になる。

前記基板保持台３５２に保持された被処理基板Ｗに前記主電極層１０４Ｂを形成する場合には、以下のようにする。

まず、前記空間３５０Ａに、ガス供給手段３５５より、例えばＡｒなどのプラズマ励起のための処理ガスが供給される。ここで、前記電圧印加ターゲット３５４Ａ，３５４Ｂに、それぞれ、電源３６１より電力が印加されることで、当該空間３５０Ａにプラズマが励起され、Ａｒイオンが生成される。

このようにして生成されたＡｒイオンにより、前記ターゲット３５４Ａ，３５４Ｂがスパッタリングされることで、前記基板保持台３５２に保持された被処理基板Ｗ（前記陽電極１０２、前記有機層１０３、および前記保護層１０４Ａが形成された前記基板１０１）上に、前記主電極層１０４Ｂが形成される。

また、スパッタリングによる成膜は、例えば蒸着法や、レーザまたは電子ビームを用いた成膜に比べて成膜される膜厚の均一性が良好であり、成膜速度が大きい特徴がある。このため、上記の成膜装置３５０によって、膜厚の均一性が良好に、また良好な成膜速度で前記主電極層１０４Ｂを形成することが可能である。

また、上記の成膜装置３５０においては、被処理基板Ｗが、プラズマが励起される空間（前記空間３５０Ａ）から離間しており、被処理基板Ｗ上の保護層１０４Ａや有機層１０３が、プラズマ励起に伴う紫外線や、Ａｒイオンの衝突によるダメージの影響を受けにくい特徴がある。また、前記空間３５０Ａで生成された、スパッタにより生成された成膜のための粒子は、前記ガス供給手段３５５から前記基板保持台３５２に向かう方向に形成される処理ガスの流れにより輸送され、前記被処理基板Ｗ上に到達する。

このように、上記成膜装置３５０を用いることで、前記有機層１０３へのダメージをさらに抑制することが可能になる。

また、例えば実施例３の前記基板処理装置１０００で用いる前記成膜装置２００、および前記成膜装置３５０が有する機能を、１つの成膜装置（処理容器）に集約することも可能である。例えば以下に示すように、前記基板処理装置１０００に、前記成膜装置２００の機能（図２Ｃで示した工程の成膜を実施する機能）と、前記成膜装置３５０（図２Ｄで示した工程の成膜を実施する機能）とを有する、成膜装置２００Ｘを用いることが可能である。

図１０は、前記保護層１０４Ａと前記主電極層１０４Ｂを前記有機層１０３上に成膜する（図２Ｃ〜図２Ｄに示した工程を実施する）、成膜装置２００Ｘを模式的に示した図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１０を参照するに、本図に示す成膜装置２００Ｘは、先に図５、図６で説明した成膜装置２００に、図８、図９で説明した成膜装置３５０の機能を付加したものである。すなわち、前記成膜装置２００の前記処理容器２０１内に、前記成膜装置３５０の、前記電圧印加ターゲット３５４Ａ，３５４Ｂ、前記ガス供給手段３５５を設置したものである。また、前記成膜装置３５０の場合と同様に、前記電圧印加ターゲットには、前記電源３６１より電圧が印加され、前記ガス供給手段３５０には、前記ガス供給路３５８よりＡｒなどの処理ガスが供給され、前記成膜装置３５０と同様の機能を有している。

上記の成膜装置２００Ｘでは、まず、前記照射源２０６からレーザＥを、前記原料ターゲット２０４に照射することで、当該原料ターゲット２０４を構成する成膜の原料を蒸発させ、被処理基板Ｗ上（前記基板１０１上の前記有機層１０３上）に、前記保護層１０４Ａを成膜する（図２Ｃに相当する工程を実施する）。この場合、前記走査手段２０７によって、前記レーザＥを走査する。また、成膜に伴って、前記基板保持台２０２を、当該レーザＥが走査される方向と直交する方向に移動することで、被処理基板（有機層１０３）上に形成される前記保護層１０４Ａの膜厚の均一性が良好となる。

次に、前記基板保持台２０２を、前記電圧印加ターゲット３５４Ａ，３５４Ｂの側に移動して、前記空間３５０Ａに、ガス供給手段３５５より、例えばＡｒなどのプラズマ励起のための処理ガスが供給する。ここで、前記電圧印加ターゲット３５４Ａ，３５４Ｂに、それぞれ、電源３６１より電力が印加されることで、当該空間３５０Ａにプラズマが励起され、Ａｒイオンが生成される。

このようにして生成されたＡｒイオンにより、前記ターゲット３５４Ａ，３５４Ｂがスパッタリングされることで、前記基板保持台３５２に保持された被処理基板Ｗ（前記陽電極１０２、前記有機層１０３、および前記保護層１０４Ａが形成された前記基板１０１）上に、前記主電極層１０４Ｂが形成される。

このように、前記保護層１０４Ａと前記主電極層１０４Ｂが、同じ処理容器（前記処理容器２０１）内で連続的に形成されることで、当該保護層１０４Ａと当該主電極層１０４Ｂの界面の電気的な接続（電気特性）、物理的な接続（密着力）がさらに良好になる効果を奏する。

また、上記に説明した基板処理装置１０００の構成はその一例であり、例えば搬送室の形状や接続面の数、また、接続される処理室、成膜装置の構成や数などは、様々に変形・変更が可能であることは明らかである。

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。

本発明によれば、大型基板に形成された有機層上に、膜厚のばらつきが小さくなるように電極を形成して発光素子を製造する発光素子の製造方法と、当該発光素子を製造する基板処理装置を提供することが可能となる。

実施例１による発光素子を模式的に示す図である。 図１の発光素子の製造方法を示す図（その１）である。 図１の発光素子の製造方法を示す図（その２）である。 図１の発光素子の製造方法を示す図（その３）である。 図１の発光素子の製造方法を示す図（その４）である。 図１の発光素子を製造する基板処理装置の構成例である。 図３の基板処理装置に用いる成膜装置の構成例（その１）である。 図３の基板処理装置に用いる成膜装置の構成例（その２）である。 図５の成膜装置の断面図である。 図３の基板処理装置に用いる成膜装置の構成例（その３）である。 図３の基板処理装置に用いる成膜装置の構成例（その４）である。 図８の成膜装置の断面図である。 図３の基板処理装置に用いる成膜装置の構成例（その５）である。

符号の説明

１００ 発光素子
１０１ 基板
１０２ 陽電極
１０３ 有機層
１０３Ａ 発光層
１０３Ｂ 正孔輸送層
１０３Ｃ 正孔注入層
１０３Ｄ 電子輸送層
１０３Ｅ 電子注入層
１０４ 陰電極
１０４Ａ 保護層
１０４Ｂ 主電極層
２０１ 処理容器
２０２ 基板保持台
２０３ 移動レール
２０４ 原料ターゲット
２０５ 透過窓
２０６ 照射手段
２０７ 走査手段
２０８ 排気ライン
２０９ ゲートバルブ
３００ 成膜装置
３００Ａ 内部空間
３０１ 処理容器
３０２ 基板保持台
３０３ ターゲット
３０４ 電源
３０６ 排気ライン
３０７ ガス供給手段
３０８ ゲートバルブ
３５０ 成膜装置
３５１ 処理容器
３５２ 基板保持台
３５３ 移動レール
３５４Ａ，３５４Ｂ 電圧印加ターゲット
３５５ ガス供給手段
３５６ ガス流路
３５７ ガス穴
３５８ ガス供給路
３５９ 排気ライン
３６０ ゲートバルブ
３６１ 電源
４００Ａ，４００Ｂ ロードロック室
５００ 前処理室
６００ アライメント処理室
７００ 成膜装置
７００Ａ 内部空間
７０１ 処理容器
７０２ 蒸着源
７０２Ａ 原料
７０３ ヒータ
７０４ 排気ライン
７０５ 基板保持台
７０６ 移動レール
７０７ ゲートバルブ
９００Ａ，９００Ｂ，９００Ｃ 搬送室
９００ａ，９００ｂ，９００ｃ 搬送手段

Claims (13)

1. 被処理基板上の有機層上に成膜する基板処理装置であって、
   前記被処理基板を保持する保持台と、
   前記有機層上への成膜の原料となる原料ターゲットと、
   前記原料ターゲットにレーザまたは電子ビームを照射する照射源と、を有し、
   前記レーザまたは電子ビームを前記原料ターゲットに照射して前記有機層上に成膜を行うことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記原料ターゲットに照射されるレーザまたは電子ビームを走査する走査手段を有することを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記走査手段は、前記照射源の前記原料ターゲットに対する角度を変更する角度変更手段であることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
4. 成膜に対応して前記保持台が移動するよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうち、いずれか１項記載の基板処理装置。
5. 電圧が印加される電圧印加ターゲットと、
   前記電圧印加ターゲットに電圧が印加されることでプラズマ励起される処理ガスの供給手段とをさらに有し、
   前記処理ガスをプラズマ励起することで、スパッタリング法により成膜を行うことが可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうち、いずれか１項記載の基板処理装置。
6. 前記電圧印加ターゲットは、互いに対向する、第１の電圧印加ターゲットと第２の電圧印加ターゲットとを含むことを特徴とする請求項５記載の基板処理装置。
7. 前記レーザまたは電子ビームを前記原料ターゲットに照射することによる第１の成膜と、前記スパッタリング法による第２の成膜とが、連続的に実施可能に構成されていることを特徴とする請求項５または６記載の基板処理装置。
8. 前記原料ターゲットと、前記電圧印加ターゲットとが異なる材料よりなるよう構成されていることを特徴とする請求項５または７のうち、いずれか１項記載の基板処理装置。
9. 前記有機層は、電圧の印加により発光する発光層を含むことを特徴とする請求項１乃至８のうち、いずれか１項記載の基板処理装置。
10. 第１の電極と第２の電極の間に発光層を含む有機層が形成されてなる発光素子の製造方法であって、
    前記第１の電極上に形成された前記有機層上に、第１の層と第２の層を含む前記第２の電極を形成する電極形成工程を有し、
    前記電極形成工程は、
    レーザまたは電子ビームを原料ターゲットに照射して前記有機層上に導電性の前記第１の層を形成する第１の工程と、
    スパッタリング法により前記第１の層上に前記第２の層を形成する第２の工程と、を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
11. 前記第２の層が、前記第１の層より厚いことを特徴とする請求項１０記載の発光素子の製造方法。
12. 前記第１の層と前記第２の層を構成する材料が異なることを特徴とする請求項１０または１１記載の発光素子の製造方法。
13. 前記第１の層の可視光線の反射率が、前記第２の層の可視光線の反射率より高くなるよう成膜がおこなわれることを特徴とする請求項９乃至１２のうち、いずれか１項記載の発光素子の製造方法。

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