JP2013186969A - 有機ｅｌ素子の電極膜形成方法、有機ｅｌ素子の電極膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】坩堝の損傷を防ぎながら、電子注入層の表面に電極膜を高速成膜できる有機ＥＬ素子の電極膜形成方法、有機ＥＬ素子の電極膜形成装置を提供する。
【解決手段】
表面に電子注入層が露出する成膜対象物５０を真空雰囲気中に配置し、坩堝２１内のアルミニウム２３を８００℃以下の温度に加熱して溶融させ、液体のアルミニウムから蒸気を発生させ、蒸気を真空雰囲気中に放出させ、電子注入層の表面にＡｌ膜を形成した後、Ａｌ膜の表面に金属電極膜を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機ＥＬ素子の電極膜形成方法、有機ＥＬ素子の電極膜形成装置に関する。

有機ＥＬ素子は、発光効率が高く、薄い発光装置を組み立てることができることから、表示装置や照明機器の用途に注目されている。

図６を参照し、従来の有機ＥＬ素子１５０の内部構成図である。従来の有機ＥＬ素子１５０は、基板１５１と、基板１５１上に配置された有機積層膜１５２と、有機積層膜１５２上に配置された電子注入層１５３と、電子注入層１５３の表面に配置された電極膜１５４とを有している。

電子注入層１５３にはＬｉＦが用いられ、電極膜１５４にはＡｌが用いられたＬｉＦ／Ａｌ構造は、電子注入効果が良く、デバイスの発光効率を向上できることがよく知られている（例えば、特許文献２参照）。

現在、量産を伴う高速成膜や基板の大型化に対応でき、高い導電性の電極膜を形成できる電極膜形成方法が要請されている。
従来の電極膜形成方法では、有機膜を成膜された基板の温度を抑えるために、短時間で厚いＡｌ膜を形成する必要があり、坩堝内のＡｌを１０００℃〜１２００℃の加熱温度で加熱して、Ａｌ膜の成膜速度を高めていた。その結果、坩堝内で溶融した液体Ａｌの浸潤性が高く、小さいＡｌ原子が坩堝の粒子界に入り込み、坩堝が割れたり、寿命が短くなるという問題があった。

それに対し、坩堝の損傷を防ぐためにＡｌの成膜速度を下げて成膜を行うと、クラスタ式装置の場合には、タクトが長くなるという不都合があり、インライン式装置の場合には、装置が大きくなるという不都合があった。また、成膜時間を短縮するために、Ａｌ膜の膜厚を薄くすると、導電性が不足し、かつ水分や酸素の透過性が高くなり、有機積層膜が劣化するおそれがあった。

特開２００４−１５２９５９号公報 特開２００５−２６７９２６号公報

本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、坩堝の損傷を防ぎながら、電子注入層の表面に電極膜を高速成膜できる有機ＥＬ素子の電極膜形成方法、有機ＥＬ素子の電極膜形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、電子注入層の表面に電極膜を形成する有機ＥＬ素子の電極膜形成方法であって、表面に前記電子注入層が露出する成膜対象物を真空雰囲気中に配置し、坩堝内のＡｌを８００℃以下の温度に加熱して溶融させ、液体のＡｌから蒸気を発生させ、前記蒸気を前記真空雰囲気中に放出させ、前記電子注入層の表面にＡｌ膜を形成するＡｌ膜形成工程と、前記Ａｌ膜の表面に金属電極膜を形成する金属電極膜形成工程と、を有する有機ＥＬ素子の電極膜形成方法である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成方法であって、前記坩堝の材質はカーボンである有機ＥＬ素子の電極膜形成方法である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成方法であって、前記坩堝のうち前記Ａｌが接触する壁面はＰＢＮで被覆されている有機ＥＬ素子の電極膜形成方法である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成方法であって、前記坩堝の材質はＳｉＮである有機ＥＬ素子の電極膜形成方法である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成方法であって、前記電子注入層は、ＬｉＦと、Ｌｉと、ＣｓＦと、Ｃｓのうちいずれか一種類の物質を含む有機ＥＬ素子の電極膜形成方法である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成方法であって、前記Ａｌ膜形成工程では、前記Ａｌ膜を１ｎｍ以上８０ｎｍ以下の膜厚で形成する有機ＥＬ素子の電極膜形成方法である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成方法であって、前記金属電極膜形成工程では、真空蒸着法により前記金属電極膜を形成する有機ＥＬ素子の電極膜形成方法である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成方法であって、前記金属電極膜は、Ｃｕと、Ａｇと、Ｉｎと、Ｓｎと、Ｂｉと、Ｐｂと、Ｍｇと、Ｚｎのうちいずれか一種類の金属を含む金属膜又は合金膜である有機ＥＬ素子の電極膜形成方法である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成方法であって、前記金属電極膜形成工程では、スパッタ法により前記金属電極膜を形成する有機ＥＬ素子の電極膜形成方法である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成方法であって、前記金属電極膜は、Ａｌと、Ｃｕと、Ａｇと、Ａｕと、Ｐｔと、Ｎｉと、Ｃｒと、Ｍｏと、Ｔｉと、Ｆｅと、Ｗと、Ｔａと、Ｚｒのうちいずれか一種類の金属を含む金属膜又は合金膜である有機ＥＬ素子の電極膜形成方法である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成方法であって、前記金属電極膜は積層膜である有機ＥＬ素子の電極膜形成方法である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成方法であって、前記金属電極膜のうち少なくとも一層は、Ａｌと、Ｃｕと、Ａｇと、Ａｕと、Ｐｔのうちいずれか一種類を含む金属膜又は合金膜である有機ＥＬ素子の電極膜形成方法である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成方法であって、前記金属電極膜のうち少なくとも一層は、Ｎｉと、Ｃｒと、Ｍｏと、Ｔｉと、Ｗと、Ｔａと、Ｚｒのうちいずれか一種類の金属を含む金属膜又は合金膜である有機ＥＬ素子の電極膜形成方法である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成方法であって、前記坩堝と、前記金属電極膜の材料から成るターゲットとを同一の真空槽内に配置し、前記Ａｌ膜形成工程と前記金属電極膜形成工程とを、前記同一の真空槽内で行う有機ＥＬ素子の電極膜形成方法である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成方法であって、前記Ａｌ膜形成工程の後、前記坩堝内の前記Ａｌの加熱を続けながら、前記同一の真空槽内にスパッタガスを導入し、前記金属電極膜形成工程を行う有機ＥＬ素子の電極膜形成方法である。
本発明は、真空槽と、前記真空槽内にＡｌの蒸気を放出させるＡｌ蒸気放出部と、前記真空槽内に金属電極膜材料の粒子を放出させる金属電極膜材料放出部と、を有し、前記Ａｌ蒸気放出部は、Ａｌが収容される坩堝と、前記坩堝を加熱して前記Ａｌを溶融させ、液体のＡｌから蒸気を発生させ、前記蒸気を前記真空槽内に放出させる加熱装置と、前記坩堝内の前記Ａｌの温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部の測定結果に基づいて前記加熱装置の発熱量を増減して、前記Ａｌの温度を８００℃以下に維持する制御装置と、を有し、前記真空槽内に配置された成膜対象物の電子注入層の表面にＡｌ膜を形成し、前記Ａｌ膜の表面に金属電極膜を形成する有機ＥＬ素子の電極膜形成装置である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成装置であって、前記坩堝の材質はカーボンである有機ＥＬ素子の電極膜形成装置である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成装置であって、前記坩堝のうち前記Ａｌが接触する壁面はＰＢＮで被覆されている有機ＥＬ素子の電極膜形成装置である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成装置であって、前記坩堝の材質はＳｉＮである有機ＥＬ素子の電極膜形成装置である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成装置であって、前記金属電極膜材料放出部は、前記金属電極膜材料が収容される副坩堝と、前記副坩堝内の前記金属電極膜材料を加熱して、蒸気を発生させる副加熱装置と、を有する有機ＥＬ素子の電極膜形成装置である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成装置であって、前記坩堝と前記副坩堝とを一緒に、前記成膜対象物に対して相対移動させる移動装置を有する有機ＥＬ素子の電極膜形成装置である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成装置であって、前記金属電極膜材料放出部は、前記真空槽内に配置され、前記金属電極膜材料のターゲットを保持するターゲット保持部と、前記ターゲット保持部に保持された前記ターゲットに電圧を印加するスパッタ用電源と、前記真空槽内にスパッタガスを導入するスパッタガス導入部と、を有する有機ＥＬ素子の電極膜形成装置である。
本発明は有機ＥＬ素子の電極膜形成装置であって、前記坩堝と前記ターゲット保持部とを一緒に、前記成膜対象物に対して相対移動させる移動装置を有する有機ＥＬ素子の電極膜形成装置である。

坩堝内のアルミニウムは８００℃以下に維持されるので、溶融したアルミニウム中のＡｌ原子が坩堝の壁内に侵入することが抑制され、坩堝の損傷が防止される。
Ａｌ膜を形成した後、Ａｌ膜の表面に金属電極膜を形成するので、Ａｌ膜の膜厚を薄くすることが可能となり、Ａｌ膜の成膜時間を短縮できる。

本発明の第一例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置の内部平面図 本発明の第一例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置の内部側面図 （ａ）〜（ｄ）：本発明の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法を説明するための図 本発明の第二例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置の内部平面図 本発明の第三例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置の内部平面図 従来の有機ＥＬ素子の内部構成図

＜第一例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置の構造＞
第一例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置の構造を説明する。
図１は第一例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置１０ａの内部平面図、図２は同内部側面図である。

第一例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置１０ａは、真空槽１１と、真空槽１１内にアルミニウム（Ａｌ）の蒸気を放出させるＡｌ蒸気放出部２０と、真空槽１１内に金属電極膜材料の粒子を放出させる金属電極膜材料放出部３０とを有している。
真空槽１１には真空排気部１２が接続されている。真空排気部１２を動作させると、真空槽１１内は真空排気され、真空雰囲気が形成される。

金属電極膜材料放出部３０は、真空槽１１内に配置され、金属電極膜材料のターゲット３１を保持するターゲット保持部３２と、ターゲット保持部３２に保持されたターゲット３１に電圧を印加するスパッタ用電源３３と、真空槽１１内にスパッタガスを導入するスパッタガス導入部３４とを有している。

本実施形態では、ターゲット３１の表面は上方に向けられて真空槽１１内に露出されており、ターゲット３１の裏面はターゲット保持部３２に密着され、ターゲット保持部３２に電気的に接続されている。

スパッタ用電源３３はターゲット保持部３２に電気的に接続されている。スパッタ用電源３３からターゲット保持部３２に電圧を印加すると、ターゲット保持部３２を介してターゲット３１に電圧が印加される。真空槽１１は接地電位に置かれている。
スパッタガス導入部３４は真空槽１１に接続されている。

真空排気された真空槽１１内にスパッタガス導入部３４からスパッタガス（例えばＡｒガス）が導入され、スパッタ用電源３３からターゲット３１に電圧が印加されると、ターゲット３１上でスパッタガスが電離されて、プラズマが生成され、プラズマ中のイオンがターゲット３１に入射して、ターゲット３１の表面がスパッタされ、ターゲット３１の粒子が真空槽１１内に放出される。

Ａｌ蒸気放出部２０は、アルミニウム２３が収容される坩堝２１と、坩堝２１を加熱してアルミニウム２３を溶融させ、蒸気を発生させ、蒸気を真空槽１１内に放出させる加熱装置２２とを有している。図１では加熱装置２２の図示を省略している。

坩堝２１の材質はここではカーボン（Ｃ）又は窒化珪素（ＳｉＮ）である。坩堝２１の材質がカーボンの場合には、坩堝２１のうちアルミニウム２３と接触する壁面は熱分解窒化ホウ素（ＰＢＮ）で被覆されていてもよい。
坩堝２１の数は一個又は二個以上である。本実施形態では、坩堝２１は真空槽１１内に配置されている。

加熱装置２２は、坩堝２１に接触して設けられた抵抗加熱ヒータ２２ａと、抵抗加熱ヒータ２２ａに電気的に接続されたヒータ用電源２２ｂとを有している。
ヒータ用電源２２ｂから抵抗加熱ヒータ２２ａに電流を流すと、抵抗加熱ヒータ２２ａは発熱して、熱伝導により坩堝２１が加熱され、坩堝２１からの熱伝導により坩堝２１内のアルミニウム２３が加熱され、溶融して、液体のアルミニウム２３から蒸気が生成され、生成された蒸気は真空槽１１内に放出される。

Ａｌ蒸気放出部２０は、坩堝２１内のアルミニウム２３の温度を測定する温度測定部２４と、温度測定部２４の測定結果に基づいて加熱装置２２の発熱量を増減して、アルミニウム２３の温度を８００℃以下に維持する制御装置２５とを有している。

本実施形態では、温度測定部２４は放射温度計であり、坩堝２１の上方に配置され、検出面を坩堝２１内のアルミニウム２３に向けられている。アルミニウム２３から放出された赤外線又は可視光線は、温度測定部２４の検出面に入射して検出され、検出結果に基づいてアルミニウム２３の温度が測定される。

なお、温度測定部２４は坩堝２１内のアルミニウム２３の温度を測定できるならば放射温度計に限定されず、坩堝２１の外側底面と接触する熱電対であり、坩堝２１の底面の温度を測定することによりアルミニウム２３の温度を間接的に測定するように構成してもよい。

制御装置２５は、温度測定部２４に接続されており、温度測定部２４の測定結果を受け取り、受け取った測定結果に基づいて、アルミニウム２３の温度が８００℃以下に維持されるように、加熱装置２２の発熱量を増減する。

ここでは、制御装置２５にはアルミニウム２３の蒸発温度より高い第一の基準温度と、第一の基準温度より高く８００℃より低い第二の基準温度とが予め設定されている。

制御装置２５は、温度測定部２４の測定結果を基準温度と比較して、測定結果が第二の基準温度より高い場合には、温度測定部２４のヒータ用電源２２ｂに制御信号を送信して、ヒータ用電源２２ｂの出力電流を減少させるように構成されている。アルミニウム２３の温度が第二の基準温度より高くなると、８００℃に達する前に抵抗加熱ヒータ２２ａの発熱量が減少して、アルミニウム２３の温度は第二の基準温度以下に低下し、すなわち８００℃以下に維持される。

また、制御装置２５は、温度測定部２４の測定結果が第一の測定結果より低い場合には、ヒータ用電源２２ｂに制御信号を送信して、ヒータ用電源２２ｂの出力電流を増加させるように構成されている。アルミニウム２３の温度が第一の基準温度より低くなると、抵抗加熱ヒータ２２ａの発熱量が増加して、アルミニウム２３の温度は第一の基準温度以上に増加し、アルミニウム２３からの蒸気の生成が継続される。

坩堝２１とターゲット３１より上方には、成膜対象物５０を保持する成膜対象物保持部１３が配置されている。成膜対象物保持部１３に成膜対象物５０を保持させると、成膜対象物５０の表面は下方に向けられて真空槽１１内に露出される。

本実施形態では、坩堝２１とターゲット保持部３２とは同一の移動部材１４に設置されており、移動部材１４には移動装置１５が接続されている。
移動装置１５はモーターであり、動力を移動部材１４に伝達して、移動部材１４を成膜対象物５０の表面と平行な方向に往復移動させるように構成されている。

移動装置１５を動作させて移動部材１４を移動させると、移動部材１４に設置された坩堝２１とターゲット３１とは一緒に成膜対象物５０に対して相対移動され、成膜対象物５０の真下位置を通過するようになっている。

坩堝２１とターゲット３１とが成膜対象物５０の真下に位置する場合に、坩堝２１内のアルミニウム２３から放出された蒸気とターゲット３１から放出されたスパッタ粒子とは成膜対象物５０の表面にそれぞれ到達する。

なお、ターゲット３１と坩堝２１とを互いに異なる移動装置に設けて別々に移動させるように構成してもよいが、同一の移動装置１５に設けて一緒に移動させる構成の方が、移動装置１５の台数を低減でき、低コストである。

また、移動装置１５は、坩堝２１とターゲット３１とを成膜対象物５０に対して相対移動できるならば、上記構成に限定されず、坩堝２１とターゲット３１とは真空槽１１に対して静止され、移動装置１５は成膜対象物５０を真空槽１１に対して移動させ、坩堝２１とターゲット３１の真上位置を通過させるように構成してもよい。

＜第一例の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法＞
第一例の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法を説明する。

図１、２を参照し、真空排気部１２を動作させて、真空槽１１内を真空排気し、真空雰囲気を形成する。以後、真空排気部１２の動作を継続して、真空槽１１内の真空雰囲気を維持する。

本実施形態では、図１を参照し、真空槽１１には真空排気された前工程室１８が気密に接続されている。前工程室１８内には成膜対象物が配置されている。
図３（ａ）は前工程室１８内に配置された成膜対象物５０の内部側面図である。

成膜対象物５０は、基板５１と、基板５１上に配置された有機積層膜５２と、有機積層膜５２上に配置された電子注入層５３とを有しており、成膜対象物５０の表面には電子注入層５３が露出されている。

有機積層膜５２は、ホール注入層と、ホール輸送層と、発光層と、電子輸送層とがこの順に積層された積層膜からなり、電子注入層５３は電子輸送層の表面に配置されている。
電子注入層５３はここではＬｉＦと、Ｌｉと、ＣｓＦと、Ｃｓのうちいずれか一種類の物質を含む薄膜である。

図１、２を参照し、真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、前工程室１８内の成膜対象物５０を真空槽１１内に移動させ、電子注入層５３が露出する表面を下方に向けた状態で成膜対象物保持部１３に保持させる。

（Ａｌ膜形成工程）
坩堝２１を成膜対象物５０の表面と対面する範囲（以下、成膜領域という）の外側に位置させておく。

ヒータ用電源２２ｂから抵抗加熱ヒータ２２ａに電流を流して発熱させ、坩堝２１を加熱し、坩堝２１内のアルミニウム２３を溶融させ、蒸気を発生させる。
坩堝２１の加熱中は、温度測定部２４により坩堝２１内のアルミニウム２３の温度を測定し、制御装置２５は温度測定部２４の測定結果に基づいて、加熱装置２２の発熱量を増減し、アルミニウム２３の温度を８００℃以下に維持させる。

アルミニウム２３の温度が８００℃以下に維持されることにより、８００℃より高い温度に加熱する場合に比べて、溶融したアルミニウム２３中のＡｌ原子の運動エネルギーが抑制され、Ａｌ原子が坩堝２１の壁内に侵入することが防止され、坩堝２１の寿命が延長される。ただし、アルミニウムの蒸気の流量は減少する。

移動装置１５により坩堝２１を成膜対象物５０に対して相対移動させ、成膜領域を通過させる。通過中にアルミニウム２３から放出された蒸気は成膜対象物５０の表面に到達し、図３（ｂ）を参照し、成膜対象物５０の電子注入層５３の表面にＡｌ膜５４が形成される。

坩堝２１を成膜対象物５０に対して相対移動させながら成膜を行っており、大面積の成膜対象物５０に対しても均一な膜厚でＡｌ膜５４が成膜される。
形成するＡｌ膜５４の膜厚は１ｎｍ以上８０ｎｍ以下が好ましい。膜厚が１ｎｍより薄いと、Ａｌ膜５４と電子注入層５３との間の電子注入効果が不十分になり、また、後述する金属電極膜形成工程でスパッタ法により成膜を行う場合に、電子注入層５３や有機積層膜５２に対するダメージを十分防ぐことができない。一方、膜厚が８０ｎｍより厚いと、アルミニウムの蒸気の流量が少ないために、成膜時間が長くかかるという不都合がある。

Ａｌ膜５４を形成した後、坩堝２１を成膜領域の外側に静止させる。
加熱装置２２による坩堝２１の加熱は継続する。

（金属電極膜形成工程）
ターゲット３１を成膜領域の外側に位置させる。
スパッタガス導入部３４から真空槽１１内にスパッタガスを導入させ、真空槽１１内の圧力を増加させる。スパッタガスの圧力により、坩堝２１内のアルミニウム２３からの蒸気の放出が抑制される。

スパッタ用電源３３からターゲット３１に電圧を印加して、ターゲット３１上でスパッタガスのプラズマを生成し、ターゲット３１の表面をスパッタさせ、ターゲット３１の粒子を真空槽１１内に放出させる。

移動装置１５によりターゲット３１を成膜対象物５０に対して相対移動させ、成膜領域を通過させる。通過中にターゲット３１から放出されたスパッタ粒子は成膜対象物５０の表面に到達し、図３（ｃ）を参照し、成膜対象物５０のＡｌ膜５４の表面に金属電極膜５５が形成される。

Ａｌ膜５４の表面に金属電極膜５５を形成することにより、電極膜全体としての導電性を向上でき、かつ、水分や酸素の透過性を低減できる。そのため、Ａｌ膜５４の膜厚を薄くすることが可能となり、上述のＡｌ膜形成工程におけるＡｌ膜５４の成膜時間を短縮できる。
金属電極膜５５をスパッタ法で形成することにより、真空蒸着法に比べて、金属電極膜５５の応力や密度を容易に調整することができ、また、高融点金属の成膜が可能となる。

ターゲット３１を成膜対象物５０に対して相対移動させながら成膜を行うことにより、大面積の成膜対象物５０に対しても均一な膜厚で金属電極膜５５を成膜できる。
ターゲット３１の材質は、好ましくはＡｌと、Ｃｕと、Ａｇと、Ａｕと、Ｐｔと、Ｎｉと、Ｃｒと、Ｍｏと、Ｔｉと、Ｆｅと、Ｗと、Ｔａと、Ｚｒのうちいずれか一種類の金属又はその金属を含む合金である。これらの金属又は合金のターゲット３１をスパッタして金属電極膜５５を形成すると、金属電極膜５５の導電性と封止性をより向上できる。
金属電極膜５５を形成した後、スパッタ用電源３３からターゲット３１への電圧印加を停止し、ターゲット３１上のプラズマを消失させる。

（封止膜形成工程）
本実施形態では、第一例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置１０ａは、真空槽１１内に封止膜材料の粒子を放出させる封止膜材料放出部４０を有している。

封止膜材料放出部４０は、真空槽１１内に配置され、封止膜材料の副ターゲット４１を保持する副ターゲット保持部４２と、副ターゲット保持部４２に保持された副ターゲット４１に電圧を印加する副スパッタ用電源４３と、副ターゲット４１を成膜対象物５０に対して相対移動させる副移動装置４５とを有している。

副ターゲット保持部４２と、副スパッタ用電源４３と、副移動装置４５の構造は、上述のターゲット保持部３２と、スパッタ用電源３３と、移動装置１５の構造とそれぞれ同じであり、説明を省略する。

副ターゲット４１を成膜領域の外側に位置させておく。
スパッタガス導入部３４から真空槽１１内にスパッタガスを導入させ、副スパッタ用電源４３から副ターゲット保持部４２を介して副ターゲット４１に電圧を印加させ、副ターゲット４１上でスパッタガスのプラズマを生成し、副ターゲット４１の表面をスパッタさせ、副ターゲット４１の粒子を真空槽１１内に放出される。

副移動装置４５により副ターゲット４１を成膜対象物５０に対して相対移動させ、成膜領域を通過させる。通過中に副ターゲット４１から放出されたスパッタ粒子は成膜対象物５０の表面に到達し、図３（ｄ）を参照し、成膜対象物５０の金属電極膜５５の表面に封止膜５６が形成される。

封止膜５６を形成した後、副スパッタ用電源４３から副ターゲット４１への電圧印加を停止し、副ターゲット４１上のプラズマを消失させる。
スパッタガス導入部３４から真空槽１１内へのスパッタガスの導入を停止し、真空槽１１内のスパッタガスを真空排気して、真空雰囲気を形成する。

本実施形態では、図１を参照し、真空槽１１には真空排気された後工程室１９が気密に接続されている。真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、成膜済みの成膜対象物５０を後工程室１９内に移動させる。

このようにして図３（ｄ）に示すような有機ＥＬ素子が得られる。基板５１と有機積層膜５２との間に配置された不図示の補助電極膜と、金属電極膜５５との間に電圧を印加すると、補助電極膜から有機積層膜５２にホール（正孔）が供給され、金属電極膜５５からＡｌ膜５４に電子が供給され、供給された正孔と電子は有機積層膜５２内の発光層で結合して光が発生し、光は外部に放出される。

次いで、図１を参照し、前工程室１８内の未成膜の成膜対象物５０を真空槽１１内に移動させ、上述の各工程を順に繰り返す。

なお、金属電極膜形成工程と封止膜形成工程中に加熱装置２２による坩堝２１の加熱を停止してもよいが、坩堝２１の加熱を継続した方が、次の成膜対象物５０に対してＡｌ膜形成工程を再開するときに、アルミニウム２３の溶融に要する時間を省略できるため好ましい。

また、第一例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置１０ａから封止膜材料放出部４０を省略し、封止膜形成工程はＡｌ膜形成工程、金属電極膜形成工程を行う真空槽１１とは別の真空槽内で行ってもよい。

また、Ａｌ蒸気放出部２０と金属電極膜材料放出部３０とを互いに異なる真空槽１１に設け、Ａｌ膜形成工程と金属電極膜形成工程とを互いに異なる真空槽１１内で行ってもよいが、同一の真空槽１１内で行った方が、真空槽１１の数を低減でき、低コストである。

＜第二例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置の構造＞
第二例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置の構造を説明する。
図４は第二例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置１０ｂの内部平面図である。

第二例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置１０ｂの構造のうち、第一例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置１０ａの構造と同じ部分には、同じ符号を付して説明を省略する。

第二例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置１０ｂの金属電極膜材料放出部３０は、金属電極膜材料が収容された副坩堝３６₁、３６₂と、副坩堝３６₁、３６₂内の金属電極膜材料を加熱して蒸発させる副加熱装置３７とを有している。

副坩堝３６₁、３６₂の数はここでは２個であるが、１個又は３個以上でもよい。本実施形態では、副坩堝３６₁、３６₂は真空槽１１内に配置されている。
副加熱装置３７は、ここでは副坩堝３６₁、３６₂に接触して設けられた副抵抗加熱ヒータ３７ａ₁、３７ａ₂と、副抵抗加熱ヒータ３７ａ₁、３７ａ₂に電気的に接続された副ヒータ用電源３７ｂとを有している。副ヒータ用電源３７ｂから副抵抗加熱ヒータ３７ａ₁、３７ａ₂に電流を流すと、副抵抗加熱ヒータ３７ａ₁、３７ａ₂は発熱して、熱伝導により副坩堝３６₁、３６₂が加熱され、副坩堝３６₁、３６₂内の金属電極膜材料が加熱されて蒸発する。

なお、副坩堝３６₁、３６₂内の金属電極膜材料を加熱して蒸発できるならば、副加熱装置３７は上記構成に限定されず、副坩堝３６₁、３６₂内の金属電極膜材料に電子線を照射して加熱する電子線銃（ＥＢガン）を有していてもよい。副抵抗加熱ヒータ３７ａ₁、３７ａ₂の方が装置のコストが安く、電子線銃の方が高融点金属の成膜が可能となる。
成膜対象物保持部１３は坩堝２１と副坩堝３６₁、３６₂の上方に配置されている。

本実施形態では、移動装置１５はモーターであり、成膜対象物保持部１３に接続され、成膜対象物保持部１３を成膜対象物５０の表面に対して直角な回転軸線を中心に回転移動させるように構成されている。

移動装置１５により成膜対象物保持部１３を回転軸線を中心に回転させると、成膜対象物保持部１３に保持された成膜対象物５０も一緒に回転軸線を中心に回転され、坩堝２１内のアルミニウムと、副坩堝３６₁、３６₂内の金属電極膜材料とから放出された蒸気は、成膜対象物５０の表面に面内で均一な流量で到達する。

なお、移動装置１５は、坩堝２１と副坩堝３６₁、３６₂とを成膜対象物５０に対して相対移動できるならば、上記構成に限定されず、成膜対象物保持部１３は真空槽１１に対して静止され、移動装置１５は坩堝２１と副坩堝３６₁、３６₂とを成膜対象物５０の表面に対して直角な回転軸線を中心に回転移動させるように構成してもよい。

また、副坩堝３６₁、３６₂の代わりに金属電極膜材料のスパッタターゲットが配置され、真空槽１１には真空槽１１内にスパッタガスを導入するガス導入部が接続されていてもよい。

＜第二例の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法＞
第二例の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法を説明する。

図４を参照し、真空排気部１２を動作させて、真空槽１１内を真空排気し、真空雰囲気を形成する。以後、真空排気部１２の動作を継続して、真空槽１１内の真空雰囲気を維持する。
本実施形態では、真空槽１１には真空排気された搬送室１７が気密に接続されている。搬送室１７内には、表面に有機積層膜５２が露出された成膜対象物（不図示）が配置されている。

真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、搬送室１７内の成膜対象物５０を真空槽１１内に移動させ、有機積層膜５２が露出する表面を下方に向けた状態で、成膜対象物５０に保持させる。
移動装置１５を動作させて成膜対象物５０を回転軸線を中心に回転させる。以後成膜対象物５０の回転を継続する。

（電子注入層形成工程）
本実施形態では、第二例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置１０ｂは、真空槽１１内に電子注入層材料の粒子を放出させる電子注入層材料放出部６０を有している。

電子注入層材料放出部６０は、電子注入層材料を収容する電子注入層用坩堝６１と、電子注入層用坩堝６１内の電子注入層材料を加熱して蒸発させる電子注入層用加熱装置（不図示）とを有している。電子注入層材料は、ここではＬｉＦと、Ｌｉと、ＣｓＦと、Ｃｓのうちいずれか一種類の物質である。

電子注入層用加熱装置により電子注入層用坩堝６１内の電子注入層材料を加熱して蒸発させる。電子注入層材料の蒸気は真空槽１１内に放出され、成膜対象物５０の表面に到達し、図３（ａ）を参照し、成膜対象物５０の有機積層膜５２の表面に電子注入層５３が形成される。
電子注入層５３を形成した後、電子注入層用加熱装置による電子注入層材料の加熱を停止する。

（Ａｌ膜形成工程）
Ａｌ膜形成工程は、第一例の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法のＡｌ膜形成工程と同じであり、説明を省略する。

図３（ｂ）を参照し、成膜対象物５０の電子注入層５３の表面にＡｌ膜５４を形成した後、坩堝２１の加熱を停止する。

（金属電極膜形成工程）
副加熱装置３７を動作させて、副坩堝３６₁、３６₂内の金属電極膜材料を蒸発させる。金属電極膜材料の蒸気は真空槽１１内に放出され、成膜対象物５０の表面に到達し、図３（ｃ）を参照し、成膜対象物５０のＡｌ膜５４の表面に金属電極膜５５が形成される。

金属電極膜材料は、好ましくはＣｕと、Ａｇと、Ｉｎと、Ｓｎと、Ｂｉと、Ｐｂと、Ｍｇと、Ｚｎのうちいずれか一種類の金属又はその金属を含む合金である。これらの金属原子は、Ａｌ原子より原子半径が大きく、溶融した金属原子が副坩堝３６₁、３６₂の壁内に侵入して副坩堝３６₁、３６₂を損傷させることはない。

移動装置１５により成膜対象物５０は副坩堝３６₁、３６₂に対して相対移動されており、大面積の成膜対象物５０に対しても均一な膜厚で金属電極膜５５が成膜される。

金属電極膜５５を形成した後、副加熱装置３７による金属電極膜材料の加熱を停止する。
真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、成膜済みの成膜対象物５０を搬送室１７内に移動させる。
次いで、未成膜の成膜対象物５０を搬送室１７から真空槽１１内に移動させ、上述の各工程を順に繰り返す。

なお、第二例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置１０ｂから電子注入層材料放出部６０を省略し、電子注入層形成工程はＡｌ膜形成工程、金属電極膜形成工程を行う真空槽１１とは別の真空槽内で行ってもよい。

また、Ａｌ蒸気放出部２０と金属電極膜材料放出部３０とを互いに異なる真空槽１１に設け、Ａｌ膜形成工程と金属電極膜形成工程とを互いに異なる真空槽１１内で行ってもよいが、同一の真空槽１１内で行った方が、真空槽１１の数を低減でき、低コストである。

＜第三例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置の構造＞
第三例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置の構造を説明する。
図５は第三例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置１０ｃの内部平面図である。

第三例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置１０ｃの構造のうち、第二例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置１０ｂの構造と同じ部分には、同じ符号を付して説明を省略する。符号３６は金属電極膜材料放出部３０の副坩堝を示している。

本実施形態では、Ａｌ蒸気放出部２０の坩堝２１と、金属電極膜材料放出部３０の副坩堝３６は、真空槽１１内で、互いに平行な二本の直線に沿ってそれぞれ並んで配置されている。

移動装置１５は、坩堝２１と副坩堝３６の上方に設けられ、成膜対象物５０を、成膜対象物５０の表面に平行で、坩堝２１又は副坩堝３６の並びに対して直角な副直線に沿って移動できるように構成されている。

移動装置１５を動作させて成膜対象物５０を移動させると、成膜対象物５０は、坩堝２１の真上位置と副坩堝３６の真上位置とを順に通過するようになっている。

＜第三例の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法＞
第三例の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法を説明する。

図５を参照し、真空排気部１２を動作させて、真空槽１１内を真空排気し、真空雰囲気を形成する。以後、真空排気部１２の動作を継続して、真空槽１１内の真空雰囲気を維持する。

本実施形態では、第三例の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置１０ｃは、ホール注入層材料放出部７１と、ホール輸送層材料放出部７２と、赤色発光層材料放出部７３と、緑色発光層材料放出部７４と、青色発光層材料放出部７５と、電子輸送層材料放出部７６と、電子注入層材料放出部７７とを有している。

各材料放出部７１〜７７は、不図示の移動装置の移動方向に関して、坩堝２１より上流側に、上流から下流に向かって符号７１〜７７の順に配置されている。
各材料放出部７１〜７７からそれぞれ真空槽１１内に蒸着材料の蒸気を放出させる。

また、坩堝２１内のアルミニウムからアルミニウムの蒸気を放出させ、副坩堝３６内の金属電極膜材料から金属電極膜材料の蒸気を放出させる。
移動装置１５を動作させて、成膜対象物５０を、ホール注入層材料放出部７１より上流側から下流に向かって移動させ、各材料放出部７１〜７７の真上位置を通過させる。

各材料放出部７１〜７７の真上位置を通過中に、各材料放出部７１〜７７から放出された蒸気が成膜対象物５０の表面に順に到達し、図３（ａ）を参照し、成膜対象物５０の表面には、ホール注入層と、ホール輸送層と、赤色発光層と、緑色発光層と、青色発光層と、電子輸送層とがこの順に積層された積層膜からなる有機積層膜５２が形成され、有機積層膜５２の表面に電子注入層５３が形成される。

次いで、移動装置１５の動作を継続して、成膜対象物５０を、坩堝２１と副坩堝３６の真上位置を順に通過させる。
坩堝２１の真上位置を通過中に、図３（ｂ）を参照し、電子注入層５３の表面にＡｌ膜５４が形成され、副坩堝３６の真上位置を通過中に、図３（ｃ）を参照し、Ａｌ膜５４の表面に金属電極膜５５が形成される。

なお、上述の第一〜第三例の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法の金属電極膜形成工程では、一層の金属膜から金属電極膜５５を形成したが、複数の金属膜を積層させて金属電極膜５５を形成してもよい。複数の金属膜を積層させて金属電極膜５５を形成すると、金属電極膜５５の導電性と封止性とを両立できる。

金属電極膜５５の少なくとも一層は、好ましくはＡｌと、Ｃｕと、Ａｇと、Ａｕと、Ｐｔのうちいずれか一種類を含む金属膜又は合金膜である。これらの金属膜又は合金膜を設けると、金属電極膜５５の導電性をより向上できる。

また、金属電極膜５５の少なくとも一層は、好ましくはＮｉと、Ｃｒと、Ｍｏと、Ｔｉと、Ｗと、Ｔａと、Ｚｒのうちいずれか一種類を含む金属膜又は合金膜である。これらの金属膜又は合金膜を設けると、金属電極膜５５の封止性をより向上できる。

１０ａ〜１０ｃ……有機ＥＬ素子の電極膜形成装置
１１……真空槽
１５……移動装置
２０……Ａｌ蒸気放出部
２１……坩堝
２２……加熱装置
２３……Ａｌ（アルミニウム）
２４……温度測定部
２５……制御装置
３０……金属電極膜材料放出部
３１……ターゲット
３２……ターゲット保持部
３３……スパッタ用電源
３４……スパッタガス導入部
３６……副坩堝
３７……副加熱装置
５０……成膜対象物
５３……電子注入層
５４……Ａｌ膜
５５……金属電極膜

Claims (23)

1. 電子注入層の表面に電極膜を形成する有機ＥＬ素子の電極膜形成方法であって、
   表面に前記電子注入層が露出する成膜対象物を真空雰囲気中に配置し、坩堝内のＡｌを８００℃以下の温度に加熱して溶融させ、液体のＡｌから蒸気を発生させ、前記蒸気を前記真空雰囲気中に放出させ、前記電子注入層の表面にＡｌ膜を形成するＡｌ膜形成工程と、
   前記Ａｌ膜の表面に金属電極膜を形成する金属電極膜形成工程と、
   を有する有機ＥＬ素子の電極膜形成方法。
2. 前記坩堝の材質はカーボンである請求項１記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法。
3. 前記坩堝のうち前記Ａｌが接触する壁面はＰＢＮで被覆されている請求項２記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法。
4. 前記坩堝の材質はＳｉＮである請求項１記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法。
5. 前記電子注入層は、ＬｉＦと、Ｌｉと、ＣｓＦと、Ｃｓのうちいずれか一種類の物質を含む請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法。
6. 前記Ａｌ膜形成工程では、前記Ａｌ膜を１ｎｍ以上８０ｎｍ以下の膜厚で形成する請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法。
7. 前記金属電極膜形成工程では、真空蒸着法により前記金属電極膜を形成する請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法。
8. 前記金属電極膜は、Ｃｕと、Ａｇと、Ｉｎと、Ｓｎと、Ｂｉと、Ｐｂと、Ｍｇと、Ｚｎのうちいずれか一種類の金属を含む金属膜又は合金膜である請求項７記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法。
9. 前記金属電極膜形成工程では、スパッタ法により前記金属電極膜を形成する請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法。
10. 前記金属電極膜は、Ａｌと、Ｃｕと、Ａｇと、Ａｕと、Ｐｔと、Ｎｉと、Ｃｒと、Ｍｏと、Ｔｉと、Ｆｅと、Ｗと、Ｔａと、Ｚｒのうちいずれか一種類の金属を含む金属膜又は合金膜である請求項９記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法。
11. 前記金属電極膜は積層膜である請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法。
12. 前記金属電極膜のうち少なくとも一層は、Ａｌと、Ｃｕと、Ａｇと、Ａｕと、Ｐｔのうちいずれか一種類を含む金属膜又は合金膜である請求項１１記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法。
13. 前記金属電極膜のうち少なくとも一層は、Ｎｉと、Ｃｒと、Ｍｏと、Ｔｉと、Ｗと、Ｔａと、Ｚｒのうちいずれか一種類の金属を含む金属膜又は合金膜である請求項１１又は請求項１２のいずれか１項記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法。
14. 前記坩堝と、前記金属電極膜の材料から成るターゲットとを同一の真空槽内に配置し、
    前記Ａｌ膜形成工程と前記金属電極膜形成工程とを、前記同一の真空槽内で行う請求項９又は請求項１０のいずれか１項記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法。
15. 前記Ａｌ膜形成工程の後、前記坩堝内の前記Ａｌの加熱を続けながら、前記同一の真空槽内にスパッタガスを導入し、前記金属電極膜形成工程を行う請求項１４記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成方法。
16. 真空槽と、
    前記真空槽内にＡｌの蒸気を放出させるＡｌ蒸気放出部と、
    前記真空槽内に金属電極膜材料の粒子を放出させる金属電極膜材料放出部と、
    を有し、
    前記Ａｌ蒸気放出部は、
    Ａｌが収容される坩堝と、
    前記坩堝を加熱して前記Ａｌを溶融させ、液体のＡｌから蒸気を発生させ、前記蒸気を前記真空槽内に放出させる加熱装置と、
    前記坩堝内の前記Ａｌの温度を測定する温度測定部と、
    前記温度測定部の測定結果に基づいて前記加熱装置の発熱量を増減して、前記Ａｌの温度を８００℃以下に維持する制御装置と、
    を有し、
    前記真空槽内に配置された成膜対象物の電子注入層の表面にＡｌ膜を形成し、前記Ａｌ膜の表面に金属電極膜を形成する有機ＥＬ素子の電極膜形成装置。
17. 前記坩堝の材質はカーボンである請求項１６記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置。
18. 前記坩堝のうち前記Ａｌが接触する壁面はＰＢＮで被覆されている請求項１７記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置。
19. 前記坩堝の材質はＳｉＮである請求項１６記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置。
20. 前記金属電極膜材料放出部は、
    前記金属電極膜材料が収容される副坩堝と、
    前記副坩堝内の前記金属電極膜材料を加熱して、蒸気を発生させる副加熱装置と、
    を有する請求項１７乃至請求項１９のいずれか１項記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置。
21. 前記坩堝と前記副坩堝とを一緒に、前記成膜対象物に対して相対移動させる移動装置を有する請求項２０記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置。
22. 前記金属電極膜材料放出部は、
    前記真空槽内に配置され、前記金属電極膜材料のターゲットを保持するターゲット保持部と、
    前記ターゲット保持部に保持された前記ターゲットに電圧を印加するスパッタ用電源と、
    前記真空槽内にスパッタガスを導入するスパッタガス導入部と、
    を有する請求項１７乃至請求項１９のいずれか１項記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置。
23. 前記坩堝と前記ターゲット保持部とを一緒に、前記成膜対象物に対して相対移動させる移動装置を有する請求項２２記載の有機ＥＬ素子の電極膜形成装置。

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