JP5008624B2 - 成膜方法、蒸着装置 - Google Patents

Description

本発明は成膜方法、蒸着装置、及び有機ＥＬ製造装置に関する。

有機ＥＬ素子は近年最も注目される表示素子の一つであり、高輝度で応答速度が速いという優れた特性を有している。有機ＥＬ素子は、ガラス基板上に赤、緑、青の三色の異なる色で発色する発光領域が配置されている。発光領域は、アノード電極膜、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層及びカソード電極膜がこの順序で積層されており、発光層中に添加された発色剤で、赤、緑、又は青に発色するようになっている。
ホール輸送層、発光層、電子輸送層等は一般に有機材料で構成されており、このような有機材料の膜の成膜には蒸着装置が広く用いられる。

図４の符号２０３は、従来技術の蒸着装置であり、真空槽２１１の内部に蒸着容器２１２が配置されている。蒸着容器２１２は、容器本体２２１を有しており、該容器本体２２１の上部は、一乃至複数個の放出口２２４が形成された蓋部２２２で塞がれている。

蒸着容器２１２の内部には、粉体の有機蒸着材料２００が配置されている。
蒸着容器２１２の側面と底面にはヒータ２２３が配置されており、真空槽２１１内を真空排気し、ヒータ２２３が発熱すると蒸着容器２１２が昇温し、蒸着容器２１２内の有機蒸着材料２００が加熱される。

有機蒸着材料２００が蒸発温度以上の温度に加熱されると、蒸着容器２１２内に、有機材料蒸気が充満し、放出口２２４から真空槽２１１内に放出される。
放出口２２４の上方にはホルダ２１０が配置されており、ホルダ２１０に基板２０５を保持させておけば、放出口２２４から放出された有機材料蒸気が基板２０５表面に到達し、ホール注入層やホール輸送層や発光層等の有機薄膜が形成される。

有機材料蒸気を放出させながら、基板２０５を一枚ずつ放出口２２４上を通過させれば、複数枚の基板２０５に逐次有機薄膜を形成することができる。
しかし、複数枚の基板２０５に成膜するには、蒸着容器２１２内に多量の有機材料を配置する必要がある。実際の生産現場では、有機材料を３５０℃〜４５０℃に加熱しながら１２０時間以上連続して成膜処理を行うため、蒸着容器２１２内の有機蒸着材料２００は長時間高温に曝されることになり、蒸着容器２１２中の水分と反応して変質したり、加熱による分解が進行する。
その結果、初期状態に比べて有機蒸着材料２００が劣化し、有機薄膜の膜質が悪くなる。
特開平１０−２０４６２４号公報 特開２００６−３０７２３９号公報 特開２００３−２９３１２１号公報 特開２００７−７０６８７号公報

本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、膜質の良い有機薄膜を効率良く汚染を起こさずに、発光層を成膜可能な蒸着装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明は、第一、第二の蒸発室内で第一、第二の有機材料の蒸気を発生させ、前記第一、第二の有機材料の蒸気を第一、第二の放出装置から放出させて、基板表面上に第一、第二の薄膜を形成する成膜方法であって、一枚の前記基板に形成する前記第一、第二の薄膜の膜厚に応じた前記第一、第二の有機材料の量である第一、第二の配置量を求めておき、前記基板を前記第一の放出装置上に配置した状態で、前記第一の有機材料が収容された第一の収容部から前記第一の配置量の前記第一の有機材料を前記第一の蒸発室に落下させ、前記第一の放出装置から前記第一の有機材料の蒸気を放出させ、前記基板上に前記第一の薄膜を形成した後、前記基板を前記第一の放出装置上から前記第二の放出装置上に移動させ、前記基板を前記第二の放出装置上に配置した状態で、前記第二の有機材料が収容された第二の収容部から前記第二の配置量の前記第二の有機材料を前記第二の蒸発室に落下させ、前記第二の放出装置から前記第二の有機材料の蒸気を放出させ、前記第一の薄膜上に前記第二の薄膜を形成する成膜方法である。
本発明は、前記基板表面の複数の第一の領域に第一の色の前記第一の薄膜を形成し、前記基板表面の前記第一の領域とは異なる複数の第二の領域に、前記第一の色とは異なる第二の色の前記第二の薄膜を形成する成膜方法であって、前記第一、第二の収容部に、前記第一、第二の色の着色剤が含有された前記第一、第二の有機材料を配置しておき、複数の第一の開口を有し、前記第一の開口の相対位置が前記第一の領域の相対位置と等しい第一のマスクを、前記第一の開口が前記第一の領域と対面するように、前記基板を前記第一の放出装置上に配置し、複数の第二の開口を有し、前記第二の開口の相対位置が前記第二の領域の相対位置と等しい第二のマスクを、前記第二の開口が前記第二の領域と対面するように、前記基板を前記第二の放出装置上に配置する成膜方法である。
本発明は蒸着装置であって、成膜される基板が配置される成膜室と、前記基板に成膜する有機材料を加熱して蒸発させる蒸発室と、前記蒸発室と接続され、前記成膜室内に、前記基板に対向して配置され、前記基板に対して前記有機材料の蒸気を放出する放出部と、前記有機材料が配置される容器と、前記容器の底部に設けられた開口と、前記蒸発室の天井に設けられた開口とを接続する接続管と、前記接続管に挿通され、外周に螺旋状の溝が形成された回転軸と、前記回転軸に動力を伝達するモータと、前記モータを制御する制御手段と、とを有し、前記制御手段が前記モータを制御して前記回転軸を回転させると、前記容器に配置された前記有機材料が前記容器内から前記溝を通って前記蒸発室に移動するように構成され、前記制御手段は前記モータを制御して、一枚の基板表面に形成する有機薄膜の膜厚に応じた供給量の前記有機材料に前記溝内を移動させて前記接続管の下端から前記蒸発室に落下させる蒸着装置である。
本発明は蒸着装置であって、前記蒸発室は加熱板を有し、前記供給手段は前記加熱板の上に前記有機材料を落下させる蒸着装置である。
本発明は蒸着装置であって、前記蒸発室は前記成膜室の外部に配置され、前記蒸発室と前記放出部は管で接続される蒸着装置である。
本発明は蒸着装置であって、前記放出部は、加熱手段と、前記加熱手段と前記基板との間に設置され、蒸気通過孔を有する断熱部材とを有する蒸着装置である。
本発明は蒸着装置であって、前記放出部は、前記基板に対向する前面が前記基板よりも大きく、前記前面に蒸気を放出する放出口が概ね均一に配置された蒸着装置である。
本発明は蒸着装置であって、前記放出部は、筐体と、前記筐体内部に設置され、前記蒸発室に接続されたヘッダを有し、前記筐体は前記加熱手段で加熱され、前記ヘッダは前記筐体内部面に向けて蒸気を放出する孔を有する蒸着装置である。

必要な量の有機材料を加熱するから、有機材料の劣化がおこり難い。１つの放出装置は同じ種類の有機材料の蒸気の放出だけに用いられるから、基板を交換する毎に放出装置内部を高真空排気する必要が無く、製造に係る時間を短縮できる。

図１の符号１は本発明の成膜装置（有機ＥＬ製造装置）の一例を示している。
成膜装置１は複数の蒸着装置１０ａ〜１０ｃを有しており、ここでは、各蒸着装置１０ａ〜１０ｃは搬送室２に接続され、蒸着装置１０ａ〜１０ｃが接続された搬送室２には、搬入室３ａと、搬出室３ｂと、処理室６〜８とがそれぞれ接続されている。

真空排気系９により、搬送室２内部と、蒸着装置１０ａ〜１０ｃの内部と、処理室６〜８内部と、搬入室３ａ内部と、搬出室３ｂ内部に真空雰囲気が形成される。搬送室２の内部には搬送ロボット５が配置されている。

搬入室３ａに搬入された基板は、搬送ロボット５によって真空雰囲気中を搬入室３ａから搬送室２へ搬入され、処理室６で電荷注入層、電荷輸送層等の有機薄膜が形成され、蒸着装置１０ａ〜１０ｃ内部で３色（例えば赤色、緑色、青色）の着色層を形成して発光層とし、他の処理室７、８に運ばれ、電子輸送層、上部電極膜等が形成された後、搬出室３ｂから外部に搬出されるようになっている。

赤色、緑色、青色のうち、いずれか１色を第一の色、残りの二色のうち、一方の色を第二の色、他方の色を第三の色とし、第一の色の着色層を形成する蒸着装置１０ａを第一の蒸着装置、第二の着色層を形成する蒸着装置１０ｂを第二の蒸着装置、第三の色の着色層を形成する蒸着装置１０ｃを第三の蒸着装置として以下に説明する。

図２は第一〜第三の蒸着装置１０ａ〜１０ｃを模式的に示す斜視図であり、図３は第一〜第三の蒸着装置１０ａ〜１０ｃの断面図である。
第一〜第三の蒸着装置１０ａ〜１０ｃは、後述するマスクの位置関係と、収容される有機材料（蒸着材料）が異なる以外は同じ構成を有しており、同じ部材には同じ符号を付して説明する。

第一〜第三の蒸着装置１０ａ〜１０ｃは、真空槽１１（成膜室）と、収容部３１と、供給手段４０と、蒸発部２０と、放出装置５０（放出部）と、基板ホルダ１５と、アライメント手段６０とをそれぞれ有している。図２では真空槽１１ａ〜１１ｃは省略している。

収容部３１は、例えばタンクであって、容器３２と、容器３２の開口を密閉可能な蓋３４とを有しており、後述する有機材料３９ａ〜３９ｃは蓋３４を開けた状態で外部から搬入され、蓋３４を閉じると、搬入された有機材料３９ａ〜３９ｃが大気に曝されないようになっている。容器３２の底部はすり鉢状になっており、容器３２に搬入された有機材料３９ａ〜３９ｃはすり鉢状の底部に溜まる。

蒸発部２０は、収容部３１の下方に配置された蒸発室２１と、蒸発室２１の内部に配置された加熱板（高温体）２２とを有している。蒸発室２１の天井と容器３２の底部にはそれぞれ開口が設けられている。

供給手段４０は、接続管４２と、回転軸３５と、制御手段４１とを有している。接続管４２の上端と下端は、それぞれ容器３２の開口と蒸発室２１の開口に気密に接続されている。

回転軸３５の長さは、容器３２の開口と蒸発室２１の開口との間の距離よりも長くされており、回転軸３５の外周には、容器３２の開口と蒸発室２１の開口との間の距離よりも長い範囲に凸条３６が螺旋状に形成されている。凸条３６と凸条３６の間の溝も螺旋状になるから、この回転軸３５は螺旋状の溝を有する。

回転軸３５は、凸条３６が形成された部分が、容器３２の開口よりも上方位置から、蒸発室２１の開口よりも下方位置に亘るように、接続管４２に挿入されている。従って、凸条３６と凸条３６との間の空間（溝）を介して収容部３１の内部空間と蒸発室２１の内部空間とが接続される。

収容部３１に収容される有機材料３９ａ〜３９ｃは粉体である。有機材料３９ａ〜３９ｃを構成する粉体の粒径は特に限定されないが、一例を述べると平均粒径が１００μｍ〜２００μｍである。

凸条３６の表面と接続管４２の内壁面との間の隙間は、有機材料３９ａ〜３９ｃの粒径と同じか、それよりも狭くなっており、有機材料３９ａ〜３９ｃは凸条３６の表面と接続管４２の内壁面の隙間に落下せず、回転軸３５が静止した状態では、有機材料３９ａ〜３９ｃは収容部３１底部の回転軸３５周囲に溜まる。

制御手段４１は回転軸３５に接続されており、制御手段４１は不図示のモーターの動力を回転軸３５に伝達させ、回転軸３５を上昇も下降もせずに、接続管４２に挿通された状態を維持しながら、接続管４２の中心軸線を中心として回転させる。

このときの回転方向は、回転軸３５を螺合する雌ネジに挿入したと仮定した時に、回転によって先端が雌ネジから突き出る方向になっており、回転軸３５が回転すると収容部３１内の有機材料３９ａ〜３９ｃが、凸条３６と凸条３６の間の溝に入り込み、凸条３６の斜面上を通って接続管４２の内部を下方に移動する。

有機材料３９ａ〜３９ｃは接続管４２の下端に達すると、溝からこぼれ落ち、蒸発室２１の内部に有機材料３９ａ〜３９ｃが供給される。回転軸３５の回転量が増える程、収容部３１から蒸発室２１に移動する有機材料３９ａ〜３９ｃが増え、多量の有機材料３９ａ〜３９ｃが蒸発室２１に供給されることになる。

回転軸３５の回転量と有機材料３９ａ〜３９ｃが蒸発室２１に供給される量との関係を求めれば、その関係から、所望量の有機材料３９ａ〜３９ｃを蒸発室２１に供給するための回転軸３５の回転量が求められる。

制御手段４１に求めた供給量を入力しておけば、制御手段４１はその供給量に対応する回転量だけ回転軸３５を回転させ、所望量の有機材料３９ａ〜３９ｃを蒸発室２１内部に供給する。

接続管４２の下端は蒸発室２１の天井よりも下方に突き出されており、蒸発室２１に配置される有機材料３９ａ〜３９ｃは飛散せずに、略鉛直下方に落下する。

加熱板２２は、板本体２２ｃと、板本体２２ｃ表面に配置されたリング状の外周凸部２２ｂと、板本体２２ｃ表面の外周凸部２２ｂのリング略中央位置に配置された中心凸部２２ａとを有している。
外周凸部２２ｂの内径は接続管４２下端の内径よりも大きく、中心凸部２２ａの先端は接続管４２下端の開口よりも小さくなっている。

加熱板２２は、外周凸部２２ｂの開口を上側に向けた状態で、中心凸部２２ａの中心が、接続管４２の中心軸線の鉛直下方に位置するように、蒸発室２１内部に配置されている。
従って、接続管４２の下端から落下する有機材料３９ａ〜３９ｃは、回転軸３５の回転によって、中心凸部２２ａの外周と外周凸部２２ｂの内壁面との間に、中心凸部２２ａを取り囲むように供給される。

蒸発室２１の周囲には材料加熱手段（例えばコイル）２５が巻きまわされている。加熱板２２はステンレス等高抵抗材料で構成されており、電源２６から材料加熱手段２５に高周波電圧を印加すると、加熱板２２が誘導加熱される。

制御手段４１は加熱板２２が所定温度（例えば３００〜３５０℃）に加熱されてから、有機材料３９ａ〜３９ｃを加熱板２２上に供給するように設定されており、加熱板２２に供給された有機材料３９ａ〜３９ｃは加熱されて蒸発し、蒸発室２１内部に有機材料の蒸気が発生する。

上述したように有機材料３９ａ〜３９ｃは中心凸部２２ａと外周凸部２２ｂの内壁面の間に、中心凸部２２ａを取り囲むように供給されるから、均一に加熱され、蒸気の発生効率が高い。
蒸発部２０は真空槽１１の外部に位置し、放出装置５０の一部又は全部は真空槽１１の内部に位置する。

蒸発室２１には管（配管）５９の一端が接続され、配管５９の他端は放出装置５０に接続されている。従って、蒸発室２１と放出装置５０とは配管５９によって接続される。配管５９は、有機材料の蒸気が凝集しないように加熱されている。
蒸発室２１に接続された真空排気系９のバルブを閉じた状態で、蒸気を発生させると、蒸発室２１内部の圧力が高くなり、圧力差によって蒸気が蒸発室２１から配管５９に供給される。

配管５９の一端と他端の間にはバルブ５７が設けられている。バルブ５７を開状態にすると、蒸気は配管５９を通って放出装置５０へ移動し、バルブ５７を閉状態にすると蒸気が放出装置５０へ移動しなくなる。

放出装置５０（放出部）は、筐体５１と、供給管５２（ヘッダ）と、加熱手段６８と、断熱部材５７とを有している。
筐体５１は壁面の一部又は全部が真空槽１１の内部に配置されており、筐体５１の真空槽１１の内部に位置する部分（ここでは天井）に複数の放出口５５が設けられている。

供給管５２は１又は複数の噴出口５３（孔）が設けられている。供給管５２は、噴出口５３が放出口５５とは対面せずに、筐体５１の放出口５５が設けられていない内部面（ここでは底面）と噴出口５３が対面するように、筐体５１の内部に配置されている。

放出装置５０へ移動した蒸気は供給管５２に供給され、噴出口５３から筐体５１内部に噴出され、筐体５１内部で充満してから放出口５５を通って真空槽１１の内部に放出される。
加熱手段６８は筐体５１の外壁面に取り付けられており、電源６９から加熱手段６８に通電すると、加熱手段６８が昇温し、筐体５１が加熱される。筐体５１が加熱されると、筐体５１内部に充満する蒸気は冷却されず、筐体５１内部で析出しない。

基板ホルダ１５は真空槽１１の内部の放出口５５の上方位置に配置されている。ここでは、放出口５５の周囲にも加熱手段６８が設けられており、断熱部材５７は基板ホルダ１５と、筐体５１との間の位置で、加熱手段６８を覆うように配置されている。

基板ホルダ１５に基板８１を配置した時には、その基板８１と筐体５１の間、及び該基板８１と加熱手段６８の間には断熱部材５７が位置するから、基板８１とマスク１６は加熱手段６８や、筐体５１からの輻射熱で加熱されない。

断熱部材５７には放出口５５の真上位置にそれぞれ蒸気通過孔６７が設けられている。各蒸気通過孔６７は、放出口５５から真空槽１１内に放出される蒸気が接触しない程大きくされているから、放出口５５から放出される蒸気は断熱部材５７で冷却されず、析出しない。
基板ホルダ１５と放出口５５との間であって、断熱部材５７よりも基板ホルダ１５に近い側にはマスク１６が配置されている。

マスク１６は板状の遮蔽部１８と、遮蔽部１８を貫通する複数の開口１７とを有している。基板８１には、予め第一〜第三の色の着色層が形成されるべき領域（第一〜第三の領域）が複数ずつ決められている。第一〜第三の領域は互いに異なる位置にある。

マスク１６の開口１７の間隔は、第一の蒸着装置１０ａでは第一の領域の間隔と略等しく、第二の蒸着装置１０ｂでは第二の領域の間隔と略等しく、第三の蒸着装置１０ｃでは第三の領域の間隔と略等しくなっている。
従って、第一〜第三の蒸着装置１０ａ〜１０ｃのマスク１６の開口１７の相対位置は、第一〜第三の領域の相対位置とそれぞれ等しい。

アライメント手段６０は、基板ホルダ１５とマスク１６のいずれか一方又は両方を移動可能であって、真空槽１１に搬入された基板８１は基板ホルダ１５に配置され、基板ホルダ１５とマスク１６とが相対的に移動する時は、基板８１は基板ホルダ１５と一緒に移動する。

基板８１とマスク１６には不図示のアライメントマークが形成され、アライメント手段６０はアライメントマークを観察しながら、基板ホルダ１５に配置された基板８１と、マスク１６とを相対的に移動させて、位置合わせを行い、第一の蒸着装置１０ａでは各開口１７を第一の領域と対面させ、第二の蒸着装置１０ｂでは各開口１７を第二の領域と対面させ、第三の蒸着装置１０ｃでは各開口１７を第三の領域と対面させる。

開口１７と対面する以外の場所は、遮蔽部１８と対面し、蒸気が到達しないから、位置合わせ後、放出口５５から蒸気を放出させると、第一の蒸着装置１０ａでは第一の領域上に薄膜が形成され、第二の蒸着装置１０ｂでは第二の領域上に薄膜が形成され、第三の蒸着装置１０ｃでは第三の領域上に薄膜が形成される。

筐体５１の放出口５５が形成された面（前面）の面積は、基板８１表面の面積と同じか、それよりも大きくなっている。
放出口５５は前面に所定間隔を空けて配置されており、前面の放出口５５が配置された領域は、基板８１表面の面積と同じか、それよりも大きくなっている。従って、基板８１を放出装置５０上で、移動させなくても、基板８１表面の各領域に着色層を形成することができる。

次に、本発明の有機ＥＬ装置を用いた製造工程について説明する。
第一〜第三の色の着色層の成膜すべき膜厚はそれぞれ決められている。予め各蒸着装置１０ａ〜１０ｃで予備試験を行っておく。

予備試験は、真空槽１１や蒸発室２１の内部圧力、有機材料３９ａ〜３９ｃの組成、加熱板２２及び筐体５１の加熱温度等の条件を実際の製造工程と同じにし、放出装置５０上に基板８１を配置した状態で、蒸発室２１で発生した蒸気を放出装置５０から放出させ、決められた膜厚の着色層が形成されるために必要な、蒸発室２１に供給する有機材料３９ａ〜３９ｃの供給量を、第一〜第三の色毎に求める。

実際の製造工程では、求めた供給量の有機材料３９ａ〜３９ｃを加熱板２２に供給し、発生した蒸気を、基板８１を放出装置５０上に配置した状態で放出装置５０から放出させる。蒸発室２１内に有機材料３９ａ〜３９ｃが無くなり、蒸気が放出されなくなった時に成膜が終了し、成膜が終了した時には基板８１表面上に形成される着色層は決められた膜厚になる。例えば、放出口５５から蒸気を放出し始めてから所定時間が経過した時、又は蒸発室２１内部の圧力が所定圧力以下になった時に、成膜が終了したと判断する。

次に、予備試験で求めた供給量を用いた実際の製造工程について説明する。
有機材料３９ａ〜３９ｃは、例えば発光性有機材料を含有するホストに、第一〜第三の色の着色剤（ドーパント）が添加されて、第一〜第三の色にそれぞれ着色されている。第一〜第三の蒸着装置１０ａ〜１０ｃの収容部３１に、第一〜第三の色の有機材料３９ａ〜３９ｃをそれぞれ収容しておく。

各真空槽１１と各蒸発室２１と各収容部３１はそれぞれ真空排気系９に接続されており、各真空槽１１内部と、各蒸発室２１の内部と、各収容部３１の内部を真空排気し、各蒸発室２１、各収容部３１、各真空槽１１、各放出装置５０及び各配管５９の内部空間に所定圧力（例えば１０^-5Ｐａ）の真空雰囲気を形成しておく。

表面に予め下部電極や他の有機薄膜（電荷注入層、電荷移動層等）が形成された基板８１を、真空槽１１の真空雰囲気を維持したまま、先ず、第一の蒸着装置１０ａの真空槽１１内に搬入する。

予備試験で求めた供給量の第一の色の有機材料３９ａを所定温度に加熱された加熱板２２に供給し、該有機材料３９ａが加熱された発生した蒸気を放出口５５から放出させる。

放出口５５から蒸気が放出する前に、基板８１を基板ホルダ１５に配置し、マスク１６と基板８１を位置合わせして放出装置５０上に配置しておき、少なくとも蒸気の放出開始から成膜が終了するまで、位置合わせした基板８１とマスク１６を放出装置５０上に配置しておく。

位置合わせした状態では、第一の蒸着装置１０ａではマスク１６の各開口１７が第一の領域と対面し、第二、第三の領域は遮蔽部１８と対面するので、第一の領域上に決められた膜厚の第一の色の着色層が形成され、第二、第三の領域には第一の色の着色層は形成されない。

第一の着色層の成膜終了後、基板８１を基板ホルダ１５から取り除いて放出装置５０上から移動、第一の蒸着装置１０ａから第二の蒸着装置１０ｂの真空槽１１に搬入し、基板ホルダ１５に配置して位置合わせをし、開口１７を第二の領域と対面させると、第一の色の着色層と、第三の領域を遮蔽部１８と対面する。

予備試験で求めた供給量の第二の色の有機材料３９ｂを所定温度に加熱された加熱板２２に供給し、発生した蒸気を放出口５５から放出させる。少なくとも放出口５５から蒸気の放出が開始してから、成膜が終了するまで間、位置合わせした基板８１とマスク１６を放出装置５０上に配置しておくと、第二の領域上に決められた膜厚の第二の色の着色層が形成されるが、第一の着色層上と、第三の領域上には第二の色の着色層が形成されない。

第二の着色層の成膜終了後、基板８１を基板ホルダ１５から取り除いて放出装置５０上から移動させる。その基板８１を、第三の蒸着装置１０ｃの真空槽１１に搬入し、基板ホルダ１５に配置して位置合わせをし、開口１７を第三の領域に対面させると、第一、第二の色の着色層が遮蔽部１８と対面する。

予備試験で求めた供給量の第三の色の有機材料３９ｃを所定温度に加熱された加熱板２２に供給し、発生した蒸気を放出口５５から放出させる。少なくとも放出口５５から蒸気放出が開始してから、成膜が終了するまでの間、位置合わせした基板８１とマスク１６を放出装置５０上に配置しておくと、第三の領域上に決められた膜厚の第三の色の着色層が形成されるが、第一、第二の色の着色層上には第三の色の着色層が形成されない。

このように、着色層は同じ領域に積層されず、各色の着色層が予め決められた異なる領域に配置され、発光層となる。
例えば、各第一〜第三の領域にそれぞれ上記下部電極が位置し、下部電極上にそれぞれ着色層を形成し、発光層としてから、発光層上に上部電極を形成する。上部電極に通電した状態で、選択した下部電極に通電すれば、選択された下部電極上にある着色層だけが発光する。所望位置の所望色の着色層が発光するから、フルカラー表示が可能となる。

本発明では、マスク１６を放出装置５０上に配置したまま複数の基板８１の成膜を行うことができるが、成膜を繰り返すと、マスク１６に有機材料が付着し、成膜精度が劣化するので、予め決めた所定枚数の基板８１の成膜が終了したら、マスク１６を交換することが望ましい。

以上は、マスク１６を放出装置５０上に配置しておく場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、基板８１をマスク１６と一緒に、第一〜第三の蒸着装置１０ａ〜１０ｃ間を搬送してもよい。
この場合、基板８１とマスク１６を第一〜第三の蒸着装置１０ａ〜１０ｃの各真空槽１１に搬入してから、アライメント手段６０で位置合わせをし、開口１７が対応する領域と対面するように、マスク１６の位置を移動させる。

複数の放出装置５０を同一の真空槽内部に離間して配置し、同一の真空槽内部で２色以上の着色層を形成してもよい。この場合、各色の蒸気が混合されないよう、放出装置５０同士の距離を十分に離すか、真空槽内部に蒸気の流れを遮蔽する遮蔽板を設けることが望ましい。

以上は、有機材料３９ａ〜３９ｃとしてホストとドーパントとが予め混合されたものを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、蒸発室２１と、蒸発室２１に接続された収容部３１とを一組の蒸発源とすると、１つの放出装置５０に蒸発源を２組以上接続し、ホストとドーパントをそれぞれ異なる蒸発源の収容部３１にそれぞれ収容しておく。
蒸発源からホストの蒸気とドーパントの蒸気を同じ放出装置５０に供給すれば、蒸気は放出装置５０内部で混合された後、放出口５５から放出され、ホストとドーパントを両方含有する薄膜が成長する。

放出装置５０と、基板ホルダ１５のいずれか一方又は両方を揺動手段５８に接続しておき、着色層を成長させる間、基板８１とマスク１６を相対的に静止させたまま、放出装置５０と基板ホルダ１５のいずれか一方又は両方を水平面内で往復移動又は円運動させる。基板ホルダ１５に配置された基板８１は、基板ホルダ１５と一緒に移動し、該基板８１はマスク１６に対して相対的に静止した状態で、放出装置５０に対して相対的に移動し、着色層の膜厚が均一になる。

基板ホルダ１５と放出装置５０との相対的な往復移動の方向は特に限定されないが、例えば、供給管５２が、所定間隔を空けて離間して配置された複数本の分岐管を有する場合は、基板８１と放出装置５０を、該分岐管と交差する方向に水平面内で相対的に移動させる。

加熱板２２の加熱は誘導加熱に限定されず、材料加熱手段からの熱伝導で加熱してもよい。更に、有機材料３９ａ〜３９ｃにレーザービーム等を照射して、有機材料３９ａ〜３９ｃを直接加熱してもよい。加熱板２２の形状は、有機材料が供給可能であれば特に限定されず、凸部が形成されていない板状であってもよい。

蒸発室２１を直接真空排気系９に接続せずに、蒸発室２１を放出装置５０に接続した状態で、真空槽１１を真空排気することで、蒸発室２１内部を真空排気してもよい。加熱板２２の形状や設置場所も特に限定されず、有機材料を加熱板２２に供給可能であれば、接続管４２下端の斜め下方に配置してもよい。

マスク１６の開口１７形状及び間隔は、各色毎に同じであってもよいし、異なってもよい。例えば、特定の色の着色層の成膜に用いるマスクの開口を、他の色の着色層の成膜に用いるマスクの開口よりも大面積にして、特定の色の着色層を、他の色の着色層よりも大面積に成膜することもできる。

具体的には、青色の有機材料は、他の色（赤、緑等）に比べて化学的に劣化しやすいので、青色の着色層を他の色の着色層よりも大面積に形成すれば、有機ＥＬ装置全体の寿命が長くなる。
第一〜第三の色の組合わせは赤青緑に限定されず、例えば、赤青黄等他の組合わせであってもよい。また、着色層の色の数は２色に限定されず、２台又は４台以上の放出装置５０を用いて、２色又は４色以上の着色層を形成してもよい。

以上は、第一、第二の薄膜（着色層）を積層せずに異なる領域にそれぞれ形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、マスクを用いないか、マスクの開口と基板との位置関係を変えずに２種以上の有機薄膜（例えば、電荷移動層、電荷注入層、電子移動層、電子注入層等）を成膜し、各有機薄膜を同じ場所に積層させることもできる。

本発明に用いる蒸着材料は有機材料に限定されず、無機材料を用いることもできる。
蒸発室２１から蒸気を放出装置５０に供給する際、蒸発室２１にキャリアガス（例えばＮ₂）を導入すれば、蒸気の供給効率が高くなる。

以上は本発明の蒸着装置１０ａ〜１０ｃが搬送室２を介して互いに接続された有機ＥＬ製造装置について説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の蒸着装置１０ａ〜１０ｃを直列的に接続したインライン型の有機ＥＬ製造装置も本発明には含まれる。

以上は、収容部３１と、供給手段４０と、蒸発部２０とが、真空槽１１の外部に配置された場合について示したが、収容部３１と、供給手段４０と、蒸発部２０が真空槽１１内に配置されてもよい。この場合、収容部３１の上部に、真空槽１１の外から、収容部３１内に有機材料を供給する為のロードロック室を設置してもよい。

成膜装置の一例を説明するための模式的な平面図 本発明の蒸着装置の模式的な斜視図 本発明の蒸着装置の断面図 従来技術の蒸着装置を説明するための断面図

符号の説明

１……成膜装置（有機ＥＬ製造装置） １０ａ、１０ｂ、１０ｃ……第一、第二、第三の蒸着装置 １１……真空槽 １５……基板ホルダ １６……マスク ２０……蒸発部 ２１……蒸発室（第一、第二の蒸発室） ２２……加熱板（加熱板） ３１……収容部（第一、第二の収容部） ３９ａ〜３９ｃ……有機材料 ４１……制御手段 ５０……放出装置 ５１……筐体 ５２……供給管（ヘッダ） ５７……断熱部材 ５９……配管 ６０……アライメント手段 ６７……蒸気放出孔 ８１……基板

Claims (8)

1. 第一、第二の蒸発室内で第一、第二の有機材料の蒸気を発生させ、前記第一、第二の有機材料の蒸気を第一、第二の放出装置から放出させて、基板表面上に第一、第二の薄膜を形成する成膜方法であって、
   一枚の前記基板に形成する前記第一、第二の薄膜の膜厚に応じた前記第一、第二の有機材料の量である第一、第二の配置量を求めておき、
   前記基板を前記第一の放出装置上に配置した状態で、前記第一の有機材料が収容された第一の収容部から前記第一の配置量の前記第一の有機材料を前記第一の蒸発室に落下させ、前記第一の放出装置から前記第一の有機材料の蒸気を放出させ、前記基板上に前記第一の薄膜を形成した後、
   前記基板を前記第一の放出装置上から前記第二の放出装置上に移動させ、
   前記基板を前記第二の放出装置上に配置した状態で、前記第二の有機材料が収容された第二の収容部から前記第二の配置量の前記第二の有機材料を前記第二の蒸発室に落下させ、前記第二の放出装置から前記第二の有機材料の蒸気を放出させ、前記第一の薄膜上に前記第二の薄膜を形成する成膜方法。
2. 前記基板表面の複数の第一の領域に第一の色の前記第一の薄膜を形成し、
   前記基板表面の前記第一の領域とは異なる複数の第二の領域に、前記第一の色とは異なる第二の色の前記第二の薄膜を形成する請求項１記載の成膜方法であって、
   前記第一、第二の収容部に、前記第一、第二の色の着色剤が含有された前記第一、第二の有機材料を配置しておき、
   複数の第一の開口を有し、前記第一の開口の相対位置が前記第一の領域の相対位置と等しい第一のマスクを、前記第一の開口が前記第一の領域と対面するように、前記基板を前記第一の放出装置上に配置し、
   複数の第二の開口を有し、前記第二の開口の相対位置が前記第二の領域の相対位置と等しい第二のマスクを、前記第二の開口が前記第二の領域と対面するように、前記基板を前記第二の放出装置上に配置する成膜方法。
3. 成膜される基板が配置される成膜室と、
   前記基板に成膜する有機材料を加熱して蒸発させる蒸発室と、
   前記蒸発室と接続され、前記成膜室内に、前記基板に対向して配置され、前記基板に対して前記有機材料の蒸気を放出する放出部と、
   前記有機材料が配置される容器と、
   前記容器の底部に設けられた開口と、前記蒸発室の天井に設けられた開口とを接続する接続管と、
   前記接続管に挿通され、外周に螺旋状の溝が形成された回転軸と、
   前記回転軸に動力を伝達するモータと、
   前記モータを制御する制御手段と、
   とを有し、
   前記制御手段が前記モータを制御して前記回転軸を回転させると、前記容器に配置された前記有機材料が前記容器内から前記溝を通って前記蒸発室に移動するように構成され、
   前記制御手段は前記モータを制御して、一枚の基板表面に形成する有機薄膜の膜厚に応じた供給量の前記有機材料に前記溝内を移動させて前記接続管の下端から前記蒸発室に落下させる蒸着装置。
4. 前記蒸発室は加熱板を有し、
   前記供給手段は前記加熱板の上に前記有機材料を落下させる請求項３記載の蒸着装置。
5. 前記蒸発室は前記成膜室の外部に配置され、前記蒸発室と前記放出部は管で接続される請求項３又は請求項４のいずれか１項記載の蒸着装置。
6. 前記放出部は、
   加熱手段と、前記加熱手段と前記基板との間に設置され、蒸気通過孔を有する断熱部材とを有する請求項３乃至請求項５のいずれか１項記載の蒸着装置。
7. 前記放出部は、前記基板に対向する前面が前記基板よりも大きく、
   前記前面に蒸気を放出する放出口が概ね均一に配置された請求項３乃至請求項６のいずれか１項記載の蒸着装置。
8. 前記放出部は、筐体と、前記筐体内部に設置され、前記蒸発室に接続されたヘッダを有し、
   前記筐体は前記加熱手段で加熱され、
   前記ヘッダは前記筐体内部面に向けて蒸気を放出する孔を有する請求項３乃至請求項７のいずれか１項記載の蒸着装置。

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