JP2017082272A - 蒸着膜の製造方法及び蒸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】近接蒸着法にも適用可能な３元共蒸着装置等を提供する。【解決手段】本発明に係る３元共蒸着装置１００は、それぞれ異なる種類の有機蒸着材料を収容する３つの蒸着源１（１ａ、１ｂ、１ｃ）と、３つの蒸着源からそれぞれ放出された有機蒸着材料を個別に流通させる３つの筒状部材２（２ａ、２ｂ、２ｃ）と、一端側が３つの筒状部材に連通し、他端側に１つの放出開口３１が設けられた１つのノズル３と、を備える。好ましくは、放出開口は、３つの筒状部材のうち何れか１つの筒状部材２ａのノズルに連通する側の端部開口２１ａに正対する位置に設けられ、放出開口の寸法Ｌｘは、１つの筒状部材２ａの端部開口の寸法Ｌａ以下である。より好ましくは、放出開口の寸法Ｌｘは、１つの筒状部材２ａの端部開口の寸法Ｌａと略同一である。【選択図】 図２

Description

本発明は、３元共蒸着装置及びこれを用いた有機蒸着膜の製造方法に関する。特に、本発明は、近接蒸着法にも適用可能な３元共蒸着装置及びこれを用いた有機蒸着膜の製造方法に関する。

有機エレクトロルミネッセンス（以下、エレクトロルミネッセンスを適宜「ＥＬ」と称する）装置は、基材と、基材上に設けられた有機ＥＬ素子とを備える。有機ＥＬ素子が備える発光層として機能する有機膜の形成方法としては、一般に、真空蒸着法や塗布法などが知られている。中でも、有機膜形成材料の純度を高めることができ、なお且つ寿命の長い有機ＥＬ素子を形成し易いことから、真空蒸着法が広く用いられている。
真空蒸着法を実施するための蒸着装置は、一般に、真空チャンバーと、真空チャンバー内に設けられ、蒸着膜を形成する基材に対向して配置された蒸着源とを備える。蒸着源に含まれる蒸着材料を収容する容器（坩堝など）を加熱し、容器から蒸発した蒸着材料を放出し、基材上に堆積させることで、基材上に有機膜などの蒸着膜が形成される。

上記真空蒸着法の一種として、共蒸着法が知られている。共蒸着法は、それぞれ異なる種類の蒸着材料を含む複数の蒸着源の容器を同時に加熱して、複数種の蒸着材料が混合された蒸着膜を基材上に形成する方法である。
共蒸着法は、様々な技術分野に用いられているが、例えば、有機化合物を含む蒸着材料（有機蒸着材料）であるホスト材料とドーパント材料とを共蒸着することで有機蒸着膜を形成し、この有機蒸着膜を発光層として用いた有機ＥＬ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記共蒸着法の一種として、３元共蒸着法が知られている。３元共蒸着法は、それぞれ異なる種類の蒸着材料を含む３つの蒸着源の容器を同時に加熱して、３種類の蒸着材料が混合された蒸着膜を基材上に形成する方法である。
この３元共蒸着法を有機ＥＬ装置の発光層（有機蒸着膜）を形成する際に用いれば、例えば、発光機能を有するドーパント材料、及び電子や正孔の電荷輸送機能を有するホスト材料に加え、ホスト材料を補助するアシストホスト材料を発光層に含ませることができ、有機ＥＬ装置の発光効率や寿命を大幅に向上させることができる。また、ホスト材料に対して２種類の異なるドーパント材料を発光層に含ませることもでき、この場合には、有機蒸着膜の膜厚制御の難易度が緩和されるという利点がある。

ここで、図１（ａ）に示すように、共蒸着法を用いて基材上に蒸着膜を形成するには、一般的には、複数の蒸着源（図１（ａ）に示す例では２つの蒸着源１ａ、１ｂ）からそれぞれ放出された複数種（図１（ａ）に示す例では２種）の蒸着材料Ａ、Ｂが基材Ｓの同一箇所に同時に堆積して混合されるように、蒸着源１ａ、１ｂと基材Ｓとを一定の距離以上（例えば、数１００ｍｍ程度）離間させて配置する必要がある。図１（ａ）では２元共蒸着法の場合を例示しているが、３元共蒸着法の場合には、混合させる蒸着材料の種類が多い分だけ、２元共蒸着法の場合よりも離間距離を大きくする必要がある。
一方で、蒸着装置の小型化、蒸着材料の有効利用、成膜速度（単位時間当たりに基材Ｓ上に堆積する蒸着材料Ａ、Ｂの堆積量）の向上等の観点から、蒸着源１ａ、１ｂと基材Ｓとの離間距離をできるだけ小さくすることが望まれている。しかしながら、単に離間距離を小さくしたのでは、図１（ｂ）に示すように、各蒸着源１ａ、１ｂから放出された蒸着材料Ａ、Ｂが基材Ｓの同一箇所に同時に堆積しないため、厚み方向に均一な（複数の蒸着材料Ａ、Ｂが均一に混合された）蒸着膜を形成できないという問題がある。３元共蒸着法の場合は、２元共蒸着法の場合よりも一層困難である。

従来、基材と蒸着源とを極めて近づけた状態（例えば、両者の離間距離が数１０ｍｍ以下）で基材上に蒸着材料を蒸着させる近接蒸着法を実施可能にするための２元共蒸着装置は種々提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、近接蒸着法を適用可能な３元共蒸着装置は提案されていない。

特開２００３−２２９２７２号公報 特開２００５−３３６５２７号公報

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、近接蒸着法にも適用可能な３元共蒸着装置及びこれを用いた有機蒸着膜の製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、３つの蒸着源からそれぞれ放出された３種類の有機蒸着材料を３つの筒状部材によって個別に流通させ、それらの出側に、１つの放出開口が設けられた１つのノズルを取り付ければ、放出開口近傍で３種類の有機蒸着材料が混合した状態で放出されると考えられる結果、近接蒸着法にも適用可能であることを見出した。すなわち、放出開口と有機蒸着材料を堆積させる基材との離間距離を小さくしても、厚み方向に均一な有機蒸着膜を形成可能であることを見出した。
本発明は、上記本発明者らの知見に基づき完成したものである。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、それぞれ異なる種類の有機蒸着材料を収容する３つの蒸着源と、前記３つの蒸着源からそれぞれ放出された有機蒸着材料を個別に流通させる３つの筒状部材と、一端側が前記３つの筒状部材に連通し、他端側に１つの放出開口が設けられた１つのノズルと、を備えることを特徴とする３元共蒸着装置を提供する。

本発明に係る３元共蒸着装置によれば、近接蒸着法に適用したとしても、厚み方向に均一な有機蒸着膜を形成可能である。

好ましくは、前記放出開口は、前記３つの筒状部材のうち何れか１つの筒状部材の前記ノズルに連通する側の端部開口に正対する位置に設けられ、前記放出開口の寸法は、前記１つの筒状部材の前記端部開口の寸法以下である。

本発明者らが鋭意検討した結果によれば、上記の好ましい構成によれば、厚み方向により一層均一な有機蒸着膜を形成可能である。
上記の好ましい構成のように、ノズルの放出開口が何れか１つの筒状部材の端部開口に正対する位置に設けられることで、この筒状部材（以下、適宜「第１筒状部材」と称する）を流通してノズル内に到達した有機蒸着材料（以下、適宜「第１有機蒸着材料」と称する）は、そのまま放出開口から放出され易いと考えられる。一方、他の２つの筒状部材（以下、適宜「第２筒状部材」及び「第３筒状部材」と称する）をそれぞれ流通してノズル内に到達した有機蒸着材料（以下、適宜「第２有機蒸着材料」及び「第３有機蒸着材料」と称する）は、放出開口の寸法が小さい（端部開口の寸法以下である）ため、そのまま放出開口から放出されるのではなく、ノズルの未開口部を迂回して放出開口に到達する経路で放出され易いと考えられる。したがって、第１〜第３有機蒸着材料は、ノズルの放出開口近傍で混合し易くなり、混合された後の第１〜第３有機蒸着材料が基材に向けて放出されるため、厚み方向により一層均一な有機蒸着膜が形成されると考えられる。

ここで、共蒸着法を用いる場合、通常、真空チャンバー内には、各蒸着源に対応した放出レートセンサ（例えば、蒸着材料を付着させるＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance）センサ）が設けられており、この放出レートセンサが測定した放出レート（蒸着材料の単位時間当たりの放出量）の測定値に基づき、各蒸着材料の蒸着レート（成膜速度）が制御される。
本発明に係る３元共蒸着装置においても、例えば、各筒状部材に放出レートセンサを設け、これによって測定した各筒状部材を流通する有機蒸着材料の放出レート測定値に基づき、各有機蒸着材料の蒸着レートを制御することが考えられる。
しかしながら、何れか１つの筒状部材を流通してノズル内に到達した有機蒸着材料が、ノズルの放出開口から放出される前に他の筒状部材の出側に回り込んで、他の筒状部材に設けられた放出レートセンサで検出されるおそれがある。この場合、各放出レートセンサの測定値は、各放出レートセンサに対応する各有機蒸着材料の真の放出レートを反映しなくなる。このため、上記の有機蒸着材料の回り込みの量（本明細書では「クロスコンタミネーション量」と称する）が大きすぎると、所望量の各有機蒸着材料を正確に蒸着することができず、形成された有機蒸着膜に含まれる各有機蒸着材料の比率が所望値とならない結果、有機蒸着膜の機能性が低下するという問題がある。
前述した好ましい構成において、クロスコンタミネーション量は、特に、第２有機蒸着材料及び第３有機蒸着材料に起因したものが大きくなると考えられる。すなわち、第２筒状部材及び第３筒状部材をそれぞれ流通してノズル内に到達した第２有機蒸着材料及び第３有機蒸着材料は、そのまま放出開口から放出され難いため、第１筒状部材や他の筒状部材の出側に回り込む量が大きくなると考えられる。

クロスコンタミネーション量を抑制するには、前述した好ましい構成において、前記放出開口の寸法は、前記１つの筒状部材（第１筒状部材）の前記端部開口の寸法と略同一であることが好ましい。

本発明者らが鋭意検討した結果によれば、放出開口の寸法が大きくなればなるほど、クロスコンタミネーション量を抑制可能である。これは、放出開口の寸法が大きくなれば、第２有機蒸着材料及び第３有機蒸着材料が、ノズルの未開口部を迂回して他の筒状部材の出側に回り込む前に放出開口から放出され易くなるからだと考えられる。
一方、前述のように、厚み方向により一層均一な有機蒸着膜を形成するには、放出開口の寸法は、第１筒状部材の端部開口の寸法以下にするべきである。
このため、厚み方向に均一な有機蒸着膜を形成し、なお且つ、クロスコンタミネーション量を抑制するには、上記の好ましい構成のように、放出開口の寸法は、第１筒状部材の端部開口の寸法と略同一にするべきである。

好ましくは、前記１つの筒状部材（第１筒状部材）は、前記３つの蒸着源がそれぞれ収容する３種類の有機蒸着材料のうち分解温度と蒸発温度との差が最も小さい有機蒸着材料を収容する１つの蒸着源に対応する筒状部材である。

一般に、蒸着源が収容する有機蒸着材料を蒸発させて放出する際、蒸着源は、収容する有機蒸着材料の蒸発温度以上で分解温度未満に加熱される。そして、有機蒸着材料の放出レートを高めるには、分解温度近くまで加熱温度を高めることが考えられる。このため、分解温度と蒸発温度との差が小さければ、蒸着源からの有機蒸着材料の放出レートを高め難い。
第１筒状部材の端部開口はノズルの放出開口に正対するため、第１筒状部材を流通する第１有機蒸着材料は、第２筒状部材及び第３筒状部材をそれぞれ流通する第２有機蒸着材料及び第３有機蒸着材料に比べて、放出開口から放出され易いと考えられる。このため、上記の好ましい構成のように、分解温度と蒸発温度との差が最も小さいために蒸着源からの有機蒸着材料の放出レートを高め難い有機蒸着材料を第１筒状部材に流通させれば、３種類の有機蒸着材料全体の蒸着レートを高め易い。

前記分解温度と蒸発温度との差が最も小さい有機蒸着材料としては、例えば、有機ＥＬ素子を形成するためのドーパント材料を例示できる。
すなわち、例えば、２種類のホスト材料と１種類のドーパント材料とを３元共蒸着する場合には、第１筒状部材（端部開口がノズルの放出開口に正対する筒状部材）に対応する蒸着源にドーパント材料を収容することが好ましい。

また、前記課題を解決するため、本発明は、真空チャンバー内に基材を導入すると共に、前述した何れかに記載の３元共蒸着装置が備える前記３つの蒸着源からそれぞれ放出された有機蒸着材料を前記ノズルの放出開口から前記真空チャンバー内に放出し、前記基材上に堆積させることで、前記基材上に有機蒸着膜を形成することを特徴とする有機蒸着膜の製造方法としても提供される。

本発明に係る製造方法によれば、ノズルの放出開口と基材との離間距離を小さくしても、厚み方向に均一な有機蒸着膜を形成可能である。

本発明によれば、近接蒸着法に適用したとしても、厚み方向に均一な有機蒸着膜を形成可能である。

図１は、共蒸着法を用いて蒸着膜を形成する際の問題点を説明する図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る３元共蒸着装置の構成を概略的に示す図である。 図３は、図２に示すノズル近傍の概略構成を示す斜視図である。 図４は、図２に示す３元共蒸着装置において、種々の試験条件で、有機蒸着膜の厚み方向の均一性、クロスコンタミネーション量及び有機蒸着膜の膜厚を評価した結果の一例を示す。 図５は、図４に示す試験３の条件で形成した有機蒸着膜の厚み方向の均一性を評価した結果の一例を示す。

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。なお、各図に示された各部の厚みや長さなどの寸法並びに各部の縮尺比は、図示の便宜上、実際のものとは異なっている場合がある。

図２は、本発明の一実施形態に係る３元共蒸着装置の構成を概略的に示す図である。図２（ａ）は３元共蒸着装置の全体構成を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す破線Ｄで囲んだ領域の拡大図である。
図２に示すように、本実施形態に係る３元共蒸着装置１００は、それぞれ異なる種類の有機蒸着材料を収容する３つの蒸着源１（１ａ、１ｂ、１ｃ）と、３つの蒸着源１からそれぞれ放出された有機蒸着材料を個別に流通させる３つの筒状部材２（２ａ、２ｂ、２ｃ）と、一端側（本実施形態では下端側）が３つの筒状部材２に連通し、他端側（本実施形態では上端側）に１つの放出開口３１が設けられた１つのノズル３と、を備えている。

各蒸着源１は、有機蒸着材料を収容する容器である坩堝（図示せず）と、該坩堝を加熱する加熱手段（図示せず）とを具備する。
加熱手段としては、特に限定されるものではないが、例えば、タングステンやタンタルなどの金属ワイヤーを用いたワイヤーヒーターや、赤外線ランプなどが用いられる。ワイヤーヒーターを用いる場合、坩堝の外周面に金属ワイヤーが巻き付けられ、この金属ワイヤーに電力が供給されることで、金属ワイヤー、ひいては坩堝が加熱される。各蒸着源１が具備する加熱手段は、各蒸着源１が収容する有機蒸着材料の蒸発温度及び所望する蒸着レートに応じた温度で坩堝を加熱する。各蒸着源１が収容する有機蒸着材料は、形成予定の有機蒸着膜に応じて適宜選定できる。

各筒状部材２は、各蒸着源１が具備する坩堝と連通するように各蒸着源１に接続されている。本実施形態の３つの筒状部材２は、それぞれ断面矩形に形成されており、それらの出側（各蒸着源１に接続されている側と反対側）の端部開口２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）が基材Ｓの蒸着位置（後述するキャンロール５３の下面）における搬送方向（ＭＤ方向、Ｘ方向）に沿うように並設されている。
各筒状部材２の出側（各蒸着源１に接続されている側と反対側）には、放出レートセンサとしてＱＣＭセンサ（図示せず）が設けられている。ＱＣＭセンサは、水晶振動子の電極表面に物質が付着すると、その質量に応じて共振周波数が低下する性質を利用し、共振周波数の低下量から付着した質量を測定するセンサである。具体的には、例えば、各筒状部材２の出側端部の外周面にピンホールが設けられ、このピンホールの近傍にＱＣＭセンサが設けられる。このＱＣＭセンサによって、ピンホールから漏れ出し、単位時間当たりに付着した各有機蒸着材料の質量を測定することで、各有機蒸着材料の放出レートを測定可能である。
なお、各筒状部材２には、その内部を流通する有機蒸着材料の流量を調整可能とする流量調整弁（図示せず）を設けることが好ましい。流量調整弁を設けることにより、坩堝の加熱温度のみならず、流量調整弁の開閉度によっても、各有機蒸着材料の放出レートを調整することが可能である。
また、各筒状部材２には、各蒸着源１の加熱温度に応じた温度（各蒸着源１から放出され、各筒状部材２の内部を流通する有機蒸着材料の蒸発温度及び所望する蒸着レートに応じた温度）に加熱する加熱手段（図示せず）を設けることが好ましい。各蒸着源１に設けられた加熱手段に加えて、各筒状部材２にも加熱手段を設けることにより、有機蒸着材料が流通過程で温度低下し、放出レートが低下するおそれを回避可能である。

本実施形態のノズル３は、３つの筒状部材２に連通する下端側が開口した中空の直方体に形成されており、その下端部が、並設された３つの筒状部材２の上端部に嵌合するように取り付けられている。ノズル３の放出開口３１は矩形状であり、筒状部材２の端部開口２１から放出された有機蒸着材料が、放出開口３１から基材Ｓに向けて放出される。ノズル３のより具体的な構成については後述する。

本実施形態に係る３元共蒸着装置１００は、蒸着源１、筒状部材２及びノズル３の他、内部が真空とされた真空チャンバー４と、真空チャンバー４内に配置され、基材Ｓを搬送する搬送装置５とを備えている。本実施形態の蒸着源１は後述する第２室４２の底部に固定され、蒸着源１、筒状部材２及びノズル３の全てが真空チャンバ−４内に配置されている。しかしながら、これに限るものではなく、ノズル３及び筒状部材２の出側（上端側）の一部のみを真空チャンバー４内に配置して、筒状部材２の残りの部分及び蒸着源１を真空チャンバー４外に配置することも可能である。

基材Ｓは、長尺帯状に形成されている。基材Ｓは、細長い長方形状のフレキシブルなシート状物である。長尺帯状の基材Ｓの長さ（基材ＳのＭＤ方向の長さ）は、特に限定されないが、例えば、１０ｍ以上であり、好ましくは３０ｍ以上であり、より好ましくは５０ｍ以上であり、その上限は、例えば、３０００ｍ以下であり、好ましくは２０００ｍ以下であり、より好ましくは１０００ｍ以下である。
また、長尺帯状の基材Ｓの幅（基材ＳのＴＤ方向の長さ）も特に限定されないが、例えば、５ｍｍ以上であり、好ましくは８ｍｍ以上であり、より好ましくは１０ｍｍ以上であり、その上限は、例えば、５００ｍｍ以下であり、好ましくは４００ｍｍ以下であり、より好ましくは３００ｍｍ以下である。

真空チャンバー４の内部は、例えば、隔壁４３を介して２つの室４１、４２（以下、「第１室４１」及び「第２室４２」と称する）に区画されている。搬送装置５は、基材Ｓを蒸着源１が配置された蒸着エリアに搬送する。搬送装置５は、第１室４１内の所定位置に配置された第１ロール５１と、第２室４２に配置されたキャンロール５３と、第１室４１内の所定位置に配置された第２ロール５２とを具備する。第２室４２は、蒸着エリアを構成している。真空チャンバー４には、真空ポンプ（図示せず）が設けられている。また、必要に応じて、真空チャンバー４には、反応ガスを供給する反応ガス供給装置（図示せず）を設けてもよい。
図２においては、長尺帯状の基材Ｓが第１ロール５１から巻き出され、第２ロール５２に巻き取るまでの間に、基材Ｓに有機蒸着材料を蒸着させる３元共蒸着装置１００（ロールツーロール方式の３元共蒸着装置）を例示しているが、必ずしもこれに限るものではなく、枚葉状の基材上に有機蒸着膜を形成する所謂バッチ方式の３元共蒸着装置とすることも可能である。
また、真空チャンバー４は、第１室４１及び第２室４２の２つの室に区画されている場合に限定されず、１つの室で構成されていてもよいし、３つ以上の室に区画されていてもよい。

第１ロール５１から巻き出された基材Ｓは、その長手方向（ＭＤ方向の下流側）に搬送され、キャンロール５３の表面に接しながら第２室４２の蒸着エリアを通過した後、第２ロール５２に巻き取られる。基材Ｓがキャンロール５３の表面（蒸着エリア）を通過している間に、ノズル３の放出開口３１から放出された有機蒸着材料が堆積して、基材Ｓの表面に有機蒸着膜（薄膜）が形成される。なお、図２（ａ）に示す矢印は、基材Ｓの搬送方向（ＭＤ方向）を示す。

ノズル３の放出開口３１と基材Ｓの表面との距離は、適宜設定可能であるが、例えば、０．２ｍｍ〜５ｍｍであり、好ましくは０．５ｍｍ〜４ｍｍである。このような距離となるようにノズル３を設置する（近接蒸着法を適用する）ことにより、蒸着レートが高い３元共蒸着装置１００を構成できる。蒸着レートの高い３元共蒸着装置１００は、長尺帯状の基材Ｓに対して連続的に所望の厚みを有する蒸着膜を形成できる。

基材Ｓは、フレキシブルなシート状物であれば特に限定されず、例えば、ポリエチレンナフタレート、ポリイミドなどの樹脂シート；ステンレススチール（ＳＵＳ）などの金属箔又は金属シート；ガラスシート；などを用いることができる。
基材Ｓの搬送速度は、例えば、０．５ｍ／分以上であり、好ましくは、１ｍ／分〜２０ｍ／分である。
真空チャンバー６内の真空度は、例えば、１×１０^−３Ｐａ以下であり、好ましくは１×１０^−５Ｐａ〜１×１０^−３Ｐａである。

本実施形態に係る３元共蒸着装置１００は、様々な有機蒸着膜の形成に使用できる。好ましくは、有機ＥＬ装置の発光層として機能する有機蒸着膜の形成に用いられる。しかしながら、これに限るものではなく、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の半導体層、薄膜太陽電池などの光起電力素子における光電変換層、有機発光ダイオードや有機発光トランジスタなどにおける半導体発光層（有機ＴＦＴ層）など、各種の有機蒸着膜の形成に用いることができる。

各蒸着源１が収容する有機蒸着材料は、有機化合物を含む蒸着材料であり、好ましくは、実質的に有機化合物のみからなる蒸着材料である。「実質的に有機化合物のみからなる」とは、完全に有機化合物のみからなる場合だけでなく、有機化合物としての効果を損なわない範囲で有機化合物以外の化合物が含まれている場合を含み、例えば、蒸着材料全体における有機化合物の割合が９８質量％以上である場合を含む。

有機蒸着材料に含まれる有機化合物は特に限定されず、有機蒸着膜の用途に応じて適宜選択することができる。
なお、有機化合物とは、構造の基本骨格に炭素原子を有する化合物（ただし、一酸化炭素、二酸化炭素、金属炭酸塩、青酸、金属青酸塩、金属シアン酸塩、金属チオシアン酸塩、その他の歴史的に無機化合物として扱われるものを除く）をいう。

例えば、本実施形態に係る３元共蒸着装置１００で形成される有機蒸着膜を有機ＥＬ装置の発光層として用いる場合、有機蒸着材料として、ホスト材料やドーパント材料が用いられる。
ホスト材料は、発光層中において主に電子や正孔の電荷輸送機能を有する化合物であり、ドーパント材料は、発光層中において主に発光機能を有する化合物である。
ホスト材料としては、例えば、１，３，５−トリス（カルバゾ−９−イル）ベンゼン（略称：ＴＣＰ）、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、２，６−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ピリジン、９，９−ジ（４−ジカルバゾール−ベンジル）フルオレン（略称：ＣＰＦ）、４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）−９，９−ジメチル−フルオレン（略称：ＤＭＦＬ−ＣＢＰ）などのカルバゾール誘導体や、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、ジフェニルナフチルジアミン（略称：α−ＮＰＤ）などを用いることができる。
また、ドーパント材料としては、例えば、スチリル誘導体；ペリレン誘導体；トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）、ビス（１−フェニルイソキノリン）（アセチルアセトナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））などの有機イリジウム錯体などの燐光発光性金属錯体；などを用いることができる。
なお、有機蒸着材料としてアシストホスト材料を用いる場合、アシストホスト材料としては、上記ホスト材料と同種のものが用いられる。

以下、図２に加えて図３も適宜参照しつつ、ノズル３近傍の具体的な構成について説明する。
図３は、ノズル３近傍の概略構成を示す斜視図である。図３（ａ）はノズル３の斜視図であり、図３（ｂ）はノズル３が取り付けられる３つの筒状部材２の上端部を示す斜視図であり、図３（ｃ）は３つの筒状部材２にノズル３が取り付けられた状態を示す斜視図である。

図３に示すように、本実施形態のノズル３は、前述のように、３つの筒状部材２に連通する下端側が開口した中空の直方体に形成されており、その下端部が、並設された３つの筒状部材２の上端部に嵌合するように取り付けられている。具体的には、ノズル３の側壁３２が３つの筒状部材２の上端部側壁２２に外嵌することで、ノズル３は３つの筒状部材２の上端部に取り付けられている。ノズル３の側壁３２と２つの筒状部材２の上端部側壁２２とは、単に嵌合結合しているだけでなく、ビス等の締結部材で締結することも可能である。

前述のように、ノズル３の上端に設けられた放出開口３１は矩形状に形成されている。放出開口３１は、３つの筒状部材２のうち何れか１つの筒状部材２の端部開口２１に正対する位置に設けられている。
本実施形態では、基材Ｓの搬送方向（Ｘ方向）に沿うように並設された３つの筒状部材２のうち、中央に位置する筒状部材２ａの端部開口２１ａに正対する位置に放出開口３１が設けられている。すなわち、放出開口３１のＸ方向及びＹ方向（基材ＳのＴＤ方向）の中心位置と、端部開口２１ａのＸ方向及びＹ方向の中心位置とが略一致するように、放出開口３１と基材Ｓとの対向方向（本実施形態では上下方向、Ｚ方向）に対向して放出開口３１が設けられている。
しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、前述のように、放出開口３１は、何れか１つの筒状部材２の端部開口２１に正対する位置に設けさえすればよい。筒状部材２ｂの端部開口２１ｂに正対する位置に設ける場合には、放出開口３１のＸ方向及びＹ方向の中心位置と、端部開口２１ｂのＸ方向及びＹ方向の中心位置とが略一致するように、端部開口２１ｂに対してＺ方向に対向して放出開口３１が設けられる。同様に、筒状部材２ｃの端部開口２１ｃに正対する位置に設ける場合には、放出開口３１のＸ方向及びＹ方向の中心位置と、端部開口２１ｃのＸ方向及びＹ方向の中心位置とが略一致するように、端部開口２１ｃに対してＺ方向に対向して放出開口３１が設けられる。
なお、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、各筒状部材２の上端面２３の位置は、Ｚ方向（上下方向）に略同一とされている。また、各筒状部材２の端部開口２１のＸ方向の寸法（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）及びＹ方向の寸法は略同一とされている。さらに、各筒状部材２の端部開口２１のＹ方向の寸法は、ノズル３の放出開口３１のＹ方向の寸法Ｌｙと略同一とされている。ノズル３の放出開口３１のＹ方向の寸法Ｌｙは、基材Ｓの幅方向全体に有機蒸着膜が形成されるように、基材Ｓの幅（Ｙ方向の寸法）に応じて設定すればよい（例えば、基材Ｓの幅よりも若干大きくなるように設定される）。

放出開口３１のＸ方向の寸法Ｌｘは、放出開口３１に正対する筒状部材２ａの端部開口２１ａのＸ方向の寸法Ｌａ以下とされる。本実施形態では、好ましい構成として、放出開口３１のＸ方向の寸法Ｌｘは、端部開口２１ａのＸ方向の寸法Ｌａと略同一とされている。
なお、本実施形態では、放出開口３１が筒状部材２ａの端部開口２１ａに正対しているが、仮に放出開口３１を筒状部材２ｂの端部開口２１ｂに正対する位置に設ける場合には、放出開口３１のＸ方向の寸法Ｌｘは、筒状部材２ｂの端部開口２１ｂのＸ方向の寸法Ｌｂ以下とされ、好ましくは、端部開口２１ａのＸ方向の寸法Ｌａと略同一とされる。また、仮に放出開口３１を筒状部材２ｃの端部開口２１ｃに正対する位置に設ける場合には、放出開口３１のＸ方向の寸法Ｌｘは、筒状部材２ｃの端部開口２１ｃのＸ方向の寸法Ｌｃ以下とされ、好ましくは、端部開口２１ｃのＸ方向の寸法Ｌｃと略同一とされる。

本実施形態のように、ノズル３の放出開口３１が筒状部材２ａの端部開口２１ａに正対する位置に設けられることで、筒状部材２ａを流通してノズル３内に到達した有機蒸着材料は、そのまま放出開口３１から放出され易いと考えられる。一方、他の２つの筒状部材２ｂ、２ｃをそれぞれ流通してノズル３内に到達した有機蒸着材料は、放出開口３１のＸ方向の寸法Ｌｘが小さい（端部開口２１ａのＸ方向の寸法Ｌａ以下である）ため、そのまま放出開口３１から放出されるのではなく、ノズル３の未開口部（ノズル３の側壁３２や上壁３３）を迂回して放出開口３１に到達する経路で放出され易いと考えられる。したがって、各筒状部材２の端部開口２１から放出された有機蒸着材料は、ノズル３の放出開口３１近傍で混合し易くなり、混合された後の有機蒸着材料が基材Ｓに向けて放出されるため、厚み方向に均一な有機蒸着膜が形成されると考えられる。
また、本実施形態では、好ましい構成として、放出開口３１のＸ方向の寸法Ｌｘが、端部開口２１ａのＸ方向の寸法Ｌａと略同一とされているため、厚み方向に均一な有機蒸着膜を形成し、なお且つ、クロスコンタミネーション量を抑制することが可能である。クロスコンタミネーション量を抑制可能であるのは、放出開口３１のＸ方向の寸法Ｌｘが大きくなれば、筒状部材２ｂ、２ｃを流通してノズル３内に到達した有機蒸着材料が、ノズル３の未開口部を迂回して他の筒状部材２の出側に回り込む前に放出開口３１から放出され易くなるからだと考えられる。

なお、ノズル３の上壁３３と各筒状部材２の上端面２３との上下方向の離間距離Ｌｚ、換言すれば、ノズル３内に形成される空間のＺ方向の寸法は、２０ｍｍ以下程度に設定することが好ましい。離間距離Ｌｚが大き過ぎれば（ノズル３内に形成される空間が大きすぎれば）、クロスコンタミネーション量を抑制する効果が低減するおそれが生じる等の問題が生じるからである。

ノズル３の放出開口３１に端部開口２１を正対させる筒状部材２は、３つの蒸着源１がそれぞれ収容する３種類の有機蒸着材料のうち分解温度と蒸発温度との差が最も小さい有機蒸着材料を収容する１つの蒸着源１に接続された筒状部材２とすることが好ましい。本実施形態では、放出開口３１に端部開口２１が正対するのは筒状部材２ａであるため、筒状部材２ａが接続された蒸着源１ａに分解温度と蒸発温度との差が最も小さい有機蒸着材料を収容することが好ましい。分解温度と蒸発温度との差が最も小さい有機蒸着材料としては、例えば、有機ＥＬ装置を形成するためのドーパント材料を例示できる。
本実施形態の筒状部材２ａの端部開口２１ａは、ノズル３の放出開口３１に正対するため、筒状部材２ａを流通する有機蒸着材料は、筒状部材２ｂ、２ｃをそれぞれ流通する有機蒸着材料に比べて、放出開口３１から放出され易いと考えられる。このため、上記の好ましい構成のように、分解温度と蒸発温度との差が最も小さいために蒸着源１ａからの有機蒸着材料の放出レートを高め難い有機蒸着材料を筒状部材２ａに流通させれば、３種類の有機蒸着材料全体の蒸着レートを高め易い。

なお、本実施形態では、放出開口３１が筒状部材２ａの端部開口２１ａに正対しているが、仮に放出開口３１を筒状部材２ｂの端部開口２１ｂに正対する位置に設ける場合には、筒状部材２ｂが接続された蒸着源１ｂに分解温度と蒸発温度との差が最も小さい有機蒸着材料を収容することが好ましい。また、仮に放出開口３１を筒状部材２ｃの端部開口２１ｃに正対する位置に設ける場合には、筒状部材２ｃが接続された蒸着源１ｃに分解温度と蒸発温度との差が最も小さい有機蒸着材料を収容することが好ましい。

以下、以上に説明した本実施形態に係る３元共蒸着装置１００を用いて基材Ｓ上に有機蒸着膜を形成した結果の一例について説明する。
３元共蒸着装置１００の蒸着源１ａにドーパント材料としてのＩｒ（ｐｐｙ）３を収容し、蒸着源１ｂに１つ目のホスト材料としてのＡｌｑ３を収容し、蒸着源１ｃに２つ目のホスト材料としてのα−ＮＰＤを収容して、放出開口３１のＸ方向の寸法Ｌｘ及びノズル３内に形成される空間のＺ方向の寸法Ｌｚを変更し、各条件で有機蒸着膜を形成した。

図４は、本実施形態に係る３元共蒸着装置１００において、種々の試験条件で、有機蒸着膜の厚み方向の均一性、クロスコンタミネーション量及び有機蒸着膜の膜厚を評価した結果の一例を示す。図４に示す棒グラフの縦軸は、クロスコンタミネーション比の最大値である。クロスコンタミネーション比とは、何れか１つの筒状部材２の出側に設けられた放出レートセンサ（ＱＣＭセンサ）で測定した有機蒸着材料全体の放出レートに占める、他の筒状部材２の出側から回り込んだ有機蒸着材料の放出レートの割合を意味する。また、図４に示す折れ線グラフの縦軸は、形成された有機蒸着膜の膜厚である。さらに、図４において破線の「○」で囲ったデータは厚み方向の均一性が良好であった場合を、破線の「△」で囲ったデータは厚み方向の均一性がやや劣った場合を示している。
図４の横軸に示す試験１〜６は、それぞれ以下の条件で試験を行ったものである。
（１）試験１：Ｌｘ＝５ｍｍ、Ｌｚ＝４ｍｍ
（２）試験２：Ｌｘ＝９ｍｍ、Ｌｚ＝４ｍｍ
（３）試験３：Ｌｘ＝１２ｍｍ、Ｌｚ＝４ｍｍ
（４）試験４：Ｌｘ＝１６ｍｍ、Ｌｚ＝４ｍｍ
（５）試験５：Ｌｘ＝９ｍｍ、Ｌｚ＝２ｍｍ
（６）試験６：Ｌｘ＝１２ｍｍ、Ｌｚ＝２ｍｍ
なお、各筒状部材２の端部開口２１のＸ方向の寸法Ｌａ＝Ｌｂ＝Ｌｃ＝１２ｍｍとした。また、ノズル３の放出開口３１のＹ方向の寸法Ｌｙ及び各筒状部材２の端部開口２１のＹ方向の寸法は、いずれも５０ｍｍとした。さらに、各筒状部材２の上端面２３と基材ＳとのＺ方向の離間距離は、５ｍｍとした。したがい、ノズル３の放出開口３１と基材ＳとのＺ方向の離間距離は、試験１〜４では１ｍｍであり、試験５、６では３ｍｍである。

図４に示すように、放出開口３１のＸ方向の寸法Ｌｘが放出開口３１に正対する筒状部材２ａの端部開口２１ａのＸ方向の寸法Ｌａ以下である場合（試験１、２、３、５、６）には、形成された有機蒸着膜の厚み方向の均一性が良好であることがわかった。
また、図４に示す試験１〜４を互いに比較するか、試験５、６を互いに比較すれば分かるように、放出開口３１のＸ方向の寸法Ｌｘが大きくなればなるほど、クロスコンタミネーション量（クロスコンタミネーション比）が抑制されることが分かった。
さらに、図４に示す試験２、３と試験５、６とを互いに比較すれば分かるように、ノズル３内に形成される空間のＺ方向の寸法Ｌｚを小さくすれば、クロスコンタミネーション量（クロスコンタミネーション比）が若干抑制されるものの、ノズル３の放出開口３１と基材ＳとのＺ方向の離間距離が大きくなるため、成膜速度が低減して膜厚が小さくなることが分かった。
以上の結果から、放出開口３１のＸ方向の寸法Ｌｘを端部開口２１ａのＸ方向の寸法Ｌａと略同一にすると共に、ノズル３内に形成される空間のＺ方向の寸法Ｌｚをある程度大きくしてノズル３の放出開口３１と基材ＳとのＺ方向の離間距離を小さくすることが最も好ましい（試験３の条件が好ましい）ことが分かる。

図５は、図４に示す試験３の条件で形成した有機蒸着膜の厚み方向の均一性を評価した結果の一例を示す。厚み方向の均一性を評価するにあたっては、形成した有機蒸着膜の表面から厚み方向に順次エッチングを施し、エッチングによって露出した各厚み方向位置における各有機蒸着材料の濃度をＥＳＣＡ分析（Ｘ線光電子分光分析）によって測定することで、厚み方向についての各有機蒸着材料の濃度分布を算出した。図５（ａ）は、試験３の条件で形成した有機蒸着膜の厚み方向についての各有機蒸着材料の濃度分布を示す。図５（ｂ）は、ノズル３を取り外した点以外は試験３と同じ条件で形成した有機蒸着膜の厚み方向についての各有機蒸着材料の濃度分布を示す。図５の横軸はエッチング時間（有機蒸着膜の厚み方向位置に相当）を、縦軸は各有機蒸着材料の濃度分布を各有機蒸着材料の最大濃度を基準として正規化した値を示す。

図５（ａ）に示すように、本実施形態に係る３元共蒸着装置１００によれば、有機蒸着膜の厚み方向全体に亘ってＩｒ（ｐｐｙ）３、Ａｌｑ３及びα−ＮＰＤの何れの有機蒸着材料の濃度も０．９〜１．０の範囲内で分布しており、厚み方向に均一な有機蒸着膜を形成可能であった。
一方、図５（ｂ）に示すように、ノズル３を取り外した３元共蒸着装置では、濃度分布の変動が大きい上に、何れか２種類の有機蒸着材料しか存在しない厚み方向位置が存在しており、厚み方向に均一な有機蒸着膜を形成することができなかった。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ・・・蒸着源
２，２ａ，２ｂ，２ｃ・・・筒状部材
３・・・ノズル
４・・・真空チャンバー
５・・・搬送装置
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ・・・端部開口
３１・・・放出開口
１００・・・３元共蒸着装置
Ｓ・・・基材

Claims (6)

1. それぞれ異なる種類の有機蒸着材料を収容する３つの蒸着源と、
   前記３つの蒸着源からそれぞれ放出された有機蒸着材料を個別に流通させる３つの筒状部材と、
   一端側が前記３つの筒状部材に連通し、他端側に１つの放出開口が設けられた１つのノズルと、
   を備えることを特徴とする３元共蒸着装置。
2. 前記放出開口は、前記３つの筒状部材のうち何れか１つの筒状部材の前記ノズルに連通する側の端部開口に正対する位置に設けられ、
   前記放出開口の寸法は、前記１つの筒状部材の前記端部開口の寸法以下であることを特徴とする請求項１に記載の３元共蒸着装置。
3. 前記放出開口の寸法は、前記１つの筒状部材の前記端部開口の寸法と略同一であることを特徴とする請求項２に記載の３元共蒸着装置。
4. 前記１つの筒状部材は、前記３つの蒸着源がそれぞれ収容する３種類の有機蒸着材料のうち分解温度と蒸発温度との差が最も小さい有機蒸着材料を収容する１つの蒸着源に対応する筒状部材であることを特徴とする請求項２又は３に記載の３元共蒸着装置。
5. 前記分解温度と蒸発温度との差が最も小さい有機蒸着材料は、有機エレクトロルミネッセンス素子を形成するためのドーパント材料であることを特徴とする請求項４に記載の３元共蒸着装置。
6. 真空チャンバー内に基材を導入すると共に、請求項１から５の何れかに記載の３元共蒸着装置が備える前記３つの蒸着源からそれぞれ放出された有機蒸着材料を前記ノズルの放出開口から前記真空チャンバー内に放出し、前記基材上に堆積させることで、前記基材上に有機蒸着膜を形成することを特徴とする有機蒸着膜の製造方法。

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