JP5036264B2 - 真空蒸着装置 - Google Patents

Description

本発明は、１つの成膜室内で、複数の材料を被蒸着部材に蒸着して複数層の膜を形成する真空蒸着装置に関する。

たとえば有機ＥＬ素子は、ガラス基板上に透明電極を形成し、この透明電極上に発光層などの複数の有機材料膜を形成し、これら有機材料膜上に背面電極を形成する。この有機ＥＬ素子の製造装置として、たとえば特許文献１が開示されている。この製造装置は、受け渡し室を介して複数の真空輸送室を設け、これら真空輸送室に基板を搬送する搬送ロボットを配置し、各真空輸送室の周囲に複数の成膜室を設けたもので、搬送ロボットにより基板を順次成膜室に出し入れしつつ、各成膜室で基板に一層ずつの膜を形成するものである。
特開２００４−６３１１

しかしながら、１層の膜を形成するごとに、搬送ロボットによりガラス基板を成膜室から取り出し、次の成膜室に入れ替える作業が必要なことから、全体の作業工程は、蒸着時間が一番長い成膜工程に制約され、また移し替え時間も必要なことから、タクトタイムを短縮できないという問題があった。

本発明は上記問題点を解決して、１つの成膜室で被蒸着部材に複数層の膜を効率よく形成することができ、タクトタイムを短縮できる真空蒸着装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、１つの成膜室内で、複数の材料を被蒸着部材に蒸着して複数層の膜を形成する真空蒸着装置であって、成膜室に、被蒸着部材の蒸着面に対向して配置されて材料を放出する材料放出部を設け、前記材料放出部に、材料を放出する放出口を有する複数の分散容器を設け、材料を蒸発させる蒸発セルと前記分散容器とを開閉手段を介して接続するとともに、少なくとも前記分散容器のうちの１つに、材料の蒸発温度と熱分解温度の間の温度範囲が共通する材料を蒸発する複数の蒸発セルをそれぞれ開閉手段を介して接続し、各分散容器に、放出する材料の蒸発温度と熱分解温度の間の所定温度に加熱する容器加熱装置をそれぞれ設け、前記容器加熱装置の加熱温度が低い分散容器ほど、被蒸着部材の蒸着面に接近する側に配置されたものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、被蒸着部材をホルダーに固定して配置し、複数の分散容器を、被蒸着部材の蒸着面に対して接近離間する方向に重ねて配置し、被蒸着部材に最も接近する最前段の分散容器で被蒸着部材の蒸着面に対向する表面側に、当該最前段の分散容器の材料を放出する複数の放出口を所定間隔をあけて開口するとともに、前記最前段の分散容器よりも離間する側の分散容器に、前段側の分散容器を貫通して前記最前段の分散容器の表面側に放出口を開口する複数の放出ノズルを設けたものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、ホスト材料を放出する分散容器と、ドーパント材料を放出する分散容器とを設け、２つの前記分散容器からホスト材料とドーパント材料とを同時に放出するように構成したものである。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成において、各分散容器の放出口を選択的に開閉自在なシャッター装置を設け、前記シャッター装置に、最前段の分散容器の表面で放出口の蒸着面側に、分散容器の表面に沿ってスライド自在で、かつ放出口を選択的に開放可能な開閉用開口部が形成されたシャッター板を設けたものである。

請求項１記載の発明によれば、容器加熱装置により、分散容器をそれぞれ材料の蒸発温度から分解温度の間の所定加熱温度に加熱しつつ、単数または複数の分散容器を選択的に使用して、その放出口から材料を被蒸着部材に放出し、これを繰り返すことにより被蒸着部材の蒸着面に複数層の膜を形成することができる。したがって、一層の膜ごとに成膜室を入れ替える従来構成に比較して、成膜室への移し替え時間も不要で作業時間を大幅に短縮することができ、１つの成膜室で被蒸着部材に複数層の膜を効率よく形成することができる。また、１つの分散容器で複数の材料を共用することで、分散容器の数を削減することができて構造を簡易化でき、成膜室をコンパクト化することができる。そして、複数の材料を共用する分散容器を、各材料の蒸発温度から分解温度の間で共通する所定の加熱温度に加熱することで、材料に応じた温度変更制御が不要になり、各層ごとの材料の変更を短時間で行うことができ、タクトタイムを減少させることができる。さらに、加熱温度が低い分散容器を、被蒸着部材に接近する側に配置したので、被蒸着部材側への輻射熱を軽減することができ、被蒸着部材の前面に配置されるマスクの熱変形、膨張、伸びを未然に防止できるとともに、被蒸着部材の蒸着膜の変質劣化を防止できるという効果を奏することができる。

請求項２記載の発明によれば、被蒸着部材と放出口とを固定状態で配置し、分散容器を複数段に配置して、被蒸着部材から離間する側（後段側）の分散容器の放出ノズルを、前段側の分散容器を貫通して、最前段側の分散容器の表面に開口させることにより、各分散容器の放出口を適正位置に配置して、均一な膜を形成することができる。

請求項３記載の発明によれば、１つの膜に対して複数の分散容器から同時にホスト材料とドーパント材料とをそれぞれ放出して被蒸着部材に膜を形成することができる。
請求項４記載の発明によれば、開閉用開口部を有するシャッター板をスライドさせることにより、放出口を選択的に開閉して、選択された材料を放出することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
この真空蒸着装置は、図１に示すように、材料を下部から上方に放出し、上部に配置されたたとえばガラス製の基板（被蒸着部材）Ｂに蒸着するアップデポジションタイプのもので、１つの成膜室４で、たとえば図２に示すように有機ＥＬ素子Ａの複数の有機ＥＬ層を順次形成するものである。有機ＥＬ素子Ａは、基板Ｂに形成された透明電極Ｃと背面電極Ｅとの間に、複数の有機ＥＬ層Ｄ１〜Ｄ４を形成したもので、有機ＥＬ層Ｄ１〜Ｄ４は、たとえば透明電極Ｃ側からホール注入層Ｄ１とホール輸送層Ｄ２と発光層Ｄ３と電子輸送層Ｄ４が積層形成されている。なお、電子輸送層Ｄ４と背面電極Ｅの間に電子注入層が形成されることもある。

この有機ＥＬ素子Ａを製造するための製造装置は、図３に示すように、所定の真空仕様の真空輸送室１と、真空輸送室１の一端部に設けられて基板Ｂを搬入する搬入室（ロード・ロック室）２と、他端部に設けられて基板Ｂを搬出する基板搬出室（アンロード・ロック室）３と、真空輸送室１の搬入室２側の両側部に設けられた有機ＥＬ層形成用の成膜室４，４と、真空輸送室１の搬出室３側の両側部に設けられて電極を形成する電極形成室５，５とで構成されている。そして真空輸送室１には、基板Ｂを出し入れするための搬送ロボット６が配置されている。

図１に示すように、前記成膜室４は所定の真空状態に保持され、蒸着面（下面）に透明電極Ｃが形成された基板Ｂを固定した状態で保持する基板ホルダー（ホルダー）７が上部に設けられ、基板ホルダー７に保持された基板Ｂの蒸着面にマスク８が設けられている。

図１と図４，図５に示すように、成膜室４の下部には、基板Ｂの蒸着面に対向して材料放出部１１が設けられ、この材料放出部１１には、材料を均等に分散（希薄化）して放出するための第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃが所定空間をあけ基板Ｂに対して接近離間する上下方向に重ねて配置されている。そして最上段の第１分散容器（最前段の分散容器）１２Ａには、上面に複数の第１放出ノズル１３Ａが所定間隔をあけて突設され第１放出口１３ａが開口されている。また中段の第２分散容器１２Ｂの上面に複数の第２放出ノズル１３Ｂが突設され、これら第２放出ノズル１３Ｂは、第１分散容器１２Ａに上下方向に貫通された貫通部１４Ａから第１分散容器１２Ａの上面に突出され、その第２放出口（放出口）１３ｂが第１放出ノズル１３Ａの近傍位置で第１放出口１３ａと同一平面上に開口されている。さらに最下段の第３分散容器（後段側であって最後段の分散容器）１２Ｃの上面に複数の第３放出ノズル１３Ｃが突設され、これら第３放出ノズル１３Ｃは、第１分散容器１２Ａおよび第２分散容器１２Ｂの貫通部１４Ａ，１４Ｂから第１分散容器１２Ａの上面に突出され、第１放出ノズル１３Ａおよび第２放出ノズル１３Ｂの近傍位置で第１放出口１３ａおよび第２放出口１３ｂと同一平面上に第３放出口１３ｃが開口されている。これにより、第１分散容器１２Ａの上面に、第１〜第３放出口１３ａ〜１３ｃからなる放出口群１５が所定間隔をあけて配設される。

なお、第１分散容器１２Ａの上面に第１放出ノズル１３Ａを突設したが、第１放出ノズル１３Ａを設けずに、直接第１分散容器１２Ａの上面板に第１放出口を形成してもよく、この場合には、第２，第３放出ノズル１３Ｂ，１３Ｃの上端面が、第１分散容器１２Ａの上面に面一状となって第２，第３放出口１３ｂ，１３ｃが開口される。

また図４に示すように、前記第２，第３分散容器１２Ｂ，１２Ｃの貫通部１４Ａ，１４Ｂには、筒材部材１４ａ，１４ｂが固定され、筒材部材１４ａ，１４ｂと第２，第３放出ノズル１３Ｂ，１３Ｃの間に断熱部材１６が挿入されている。

さらに第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃの外面には、第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃを後述する所定の加熱温度に加熱して材料の凝固や付着を防止するために、たとえばシースヒータからなる容器加熱装置１７Ａ〜１７Ｃがそれぞれ取り付けられている。さらに第１分散容器１２Ａの上面、第１分散容器１２Ａと第２分散容器１２Ｂの空間および第２分散容器１２Ｂと第３分散容器１２Ｃの空間には、熱伝導や輻射熱を防ぐ断熱板１８がそれぞれ配置されている。

材料放出部１１の上面部には、第１〜第３放出口１３ａ〜１３ｃを選択的に開閉自在なシャッター装置２０が設けられている。このシャッター装置２０は、図６，図７に示すように、第１分散容器１２Ａの上面で第１〜第３放出口１３ａ〜１３ｃに近接して水平方向にスライド自在なシャッター板２１と、このシャッター板２１を水平面に沿って矢印方向に移動させるシャッター作動装置２２と、図示しないが、使用する全ての材料の蒸発温度未満にシャッター板２１を冷却することにより、第１〜第３放出口１３ａ〜１３ｃからの蒸発材料を付着させて基板Ｂ側への流れを阻害するとともに、第１分散容器１２Ａからの放熱を遮断するシャッター冷却手段とで構成されている。前記シャッター作動装置２２はシャッター板２１を直線方向にｉ〜viの６段階にスライドして、第１〜第３放出口１３ａ〜１３ｃを選択的に開放・閉鎖するもので、シャッター板２１には、放出群１５ごとにたとえば階段状の開閉用開口部２１ａが形成されている。

この開閉用開口部２１ａは、図７（ａ）に示すように、ｉ位置で第１〜第３放出口１３ａ〜１３ｃをすべて閉鎖する。図７（ｂ）に示すように、ii位置で第１放出口１３ａを開放して第２，第３放出口１３ｂ，１３ｃを閉鎖する。図７（ｃ）に示すように、iii位置で第１放出口１３ａと第２放出口１３ｂを開放して第３放出口１３ｃを閉鎖する。図７（ｄ）に示すように、iv位置で第２放出口１３ｂを開放して第１放出口１３ａと第３放出口１３ｃを閉鎖し、図７（ｅ）に示すように、ｖ位置で第２放出口１３ｂと第３放出口１３ｃを開放して第１放出口１３ａを閉鎖する。また図７（ｆ）に示すように、vi位置で第３放出口１３ｃを開放して第１放出口１３ａと第２放出口１３ｂを閉鎖する。もちろん、第１〜第３放出口１３ａ〜１３ｃをすべて開放するように開閉用開口部２１ａを形成することもできる。

成膜室４の室外には、材料を蒸発させる材料供給部３１が設けられている。この材料供給部３１は、異種材料または同種材料をそれぞれ蒸発させて第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃのいずれかに供給する第１〜第３蒸発セル３２Ａ〜３２Ｃが具備されている。そして出口端が第１，第３分散容器１２Ａ，１２Ｃにそれぞれ接続されて成膜室４の底壁を貫通する第１，第３材料導入管３３Ａ，３３Ｃが、第１，第３開閉弁（開閉手段）３４Ａ，３４Ｃを介して第１，第３蒸発セル３２Ａ，３２Ｃにそれぞれ接続されている。また出口端が第２分散容器１２Ｂに接続されて成膜室４の底壁を貫通する第２材料導入管３３Ｂが、第２−１〜第２−３開閉弁（開閉手段）３４Ｂａ〜３４Ｂｃが介在された第１〜第３枝管３５ａ〜３５ｃを介して第２−１〜第２−３蒸発セル３２Ｂａ〜３２Ｂｃにそれぞれ接続されている。なお、仮想線で示すように、第１材料導入管３３Ａや第３材料導入管３３Ｃに、開閉弁が介在された枝管を介して他の蒸発セルを設けることもできる。

また第１〜第３開閉弁３４Ａ〜３４Ｃおよび第１〜第３枝管３５ａ〜３５ｃならびに第１〜第３材料導入管３３Ａ〜３３Ｃには、材料の凝固、付着を防止する加熱装置（図示せず）がそれぞれ設けられている。

前記成膜室４内には、基板ホルダー７の側部近傍に蒸着レート検出用の水晶振動子４１Ａが配置され、水晶振動子４１Ａの検出値が膜厚センサ４２に出力されて基板Ｂに蒸着された膜厚を検出する。また第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃの側部に設けられて材料の一部を放出する第１〜第３検出管１２ａ〜１２ｃに対向して、蒸着レート検出用の第１〜第３水晶振動子４１Ｂ〜４１Ｄが配置され、第１〜第３水晶振動子４１Ｂ〜４１Ｄの検出値をそれぞれ前記膜厚センサ４２に出力して第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃにおける蒸着レートを検出するように構成されている。

したがって、蒸着制御装置４３により、第１〜第３開閉弁３４Ａ〜３４Ｃを開放して第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃ内に材料が導入され、第１〜第３検出管１２ａ〜１２ｃから放出される材料を第１〜第３水晶振動子４１Ｂ〜４１Ｄにより検出し、前記膜厚センサ４２から出力された第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃの蒸着レートが目標値になるように、蒸着制御装置４３により第１〜第３開閉弁３４Ａ〜３４Ｃの開度が制御される。さらに第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃの蒸着レートが目標値になると、蒸着制御装置４３により、シャッター作動装置２２により第１〜第３放出口１３ａ〜１３ｃが選択式に開放されて材料が第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃから放出され、基板Ｂに有機ＥＬ層Ｄ１〜Ｄ４が形成される。そして、基板ホルダー７の側部近傍の水晶振動子４１Ａにより基板Ｂの膜厚が膜厚センサ４２を介して検出されており、この膜厚が所定厚になると、蒸着制御装置４３により、シャッター作動装置２２が駆動されて第１〜第３放出口１３ａ〜１３ｃを閉じ、第１〜第３開閉弁３４Ａ〜３４Ｃが閉じられる。

ここで、第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃの数と、蒸着する材料との関係を説明する。この真空蒸着装置では、使用する材料に対応して、第１〜第３開閉弁３４Ａ〜３４Ｃ、第１〜第３枝管３５ａ〜３５ｃ、第１〜第３材料導入管３３Ａ〜３３Ｃおよび第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃが、それぞれ材料の凝固や固化を防止しつつ、材料が劣化しない適正な加熱温度（蒸発温度＋所定温度）〜（分解温度−所定温度）を保持するように加熱される。ここで、使用する材料ごとにそれぞれ分散容器を設けると、分散容器の数が多くなって成膜室が大型化し、かつ材料放出部の構造が複雑になる。これに対して、単数の分散容器を共用して異種材料を順次放出する場合、使用する材料ごとに、材料に対応する適正な加熱温度に、材料導入管や分散容器などをそれぞれ温度制御する必要がある。このように材料を変更するごとに、加熱温度を制御すると、材料の切り換えに時間がかかり、タクトタイムが長くなるという問題がある。

したがって、本発明では、材料ごとの第１〜第３開閉弁３４Ａ〜３４Ｃ、第１〜第３枝管３５ａ〜３５ｃ、第１〜第３材料導入管３３Ａ〜３３Ｃおよび第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃの加熱温度の変更は行わずに一定とし、かつ分散容器の個数をできるだけ少なくするため、蒸発温度と分解温度の間で適正な加熱温度が共通する複数の材料または単数の材料を選択してグループ分けし、これらグループを各分散容器に振り分けている。

すなわち、図８（ａ）に示すように、この真空蒸着装置で使用するたとえば５つの材料ａ〜ｅの適正な加熱温度範囲［蒸発状態を維持し、熱分解しない温度（蒸発温度＋所定温度）〜（分解温度−所定温度）］を列記すると、材料ａが２１０℃〜２６０℃、材料ｂが３００℃〜３４０℃、材料ｃおよび材料ｄ（使用量が多くなるので層別に同一材料を使用している）が２７０℃〜３４０℃、材料ｅが３９０℃〜４５０℃である。この場合、５つの材料ａ〜ｅをグループ分けすると、材料ａは蒸発温度および分解温度が他の材料ｂ〜ｅに比較して低いため、単独で１グループとする。また材料ｂ〜ｄは、３００−３４０℃の温度範囲が共通しているため、３つの材料ｂ〜ｄを１グループとする。さらに材料ｅは蒸発温度および分解温度が他の材料ａ〜ｄに比較して高いため、単独で１グループとする。そして材料ａを第１分散容器１２Ａに、材料ｂ〜ｄを第２分散容器１２Ｂに、材料ｅを第３分散容器１２Ｃにそれぞれ振り分けて使用する。

この実施の形態１では、第１蒸発セル３２Ａで２２０℃に加熱して材料ａを蒸発する。そして第１材料導入管３３Ａおよび第１開閉弁３４Ａを２４０℃に加熱し、さらに容器加熱装置１７Ａにより第１分散容器１２Ａを２５０℃に加熱して材料ａを第１放出口１３ａから放出する。また第２−１蒸発セル３２Ｂａで３１０℃に加熱して材料ｂを蒸発する。そして第２−２蒸発セル３２Ｂｂおよび第２−３蒸発セル３２Ｂｃでそれぞれ２８０℃に加熱して材料ｃ〜ｄを蒸発する。さらに第２材料導入管３３Ｂおよび第２−１〜第２−３開閉弁３４Ｂａ〜３４Ｂｃならびに第１〜第３枝管３５ａ〜３５ｃを３２０℃に加熱し、さらに容器加熱装置１７Ｂにより第２分散容器１２Ｂを３３０℃に加熱して材料ｂ〜ｄを第２放出口１３ｂからそれぞれ放出する。さらに第３蒸発セル３２Ｃで４００℃に加熱して材料ｅを蒸発する。そして第３材料導入管３３Ｃおよび第３開閉弁３４Ｃを４１０℃に加熱し、さらに容器加熱装置１７Ｃにより第３分散容器１２Ｃを４２０℃に加熱して材料ｅを第３放出口１３ｃから放出する。

ここで、材料ａはたとえばCoumarin C545Tで、発光層Ｄ３を形成するドーパント材料であり、また材料ｂはたとえばα−NPDで、ホール輸送層Ｄ２を形成する材料である。また材料ｃおよびｄはたとえばAlq3で、発光層Ｄ３を形成するホスト材料および電子輸送層Ｄ４を形成する材料であり、さらに材料ｅはたとえばCuPcで、ホール注入層Ｄ１を形成する材料である。

またここでは、第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃのうち、容器加熱装置１７Ａ〜１７Ｃにより加熱される加熱温度の低いものを基板Ｂに接近する最上段に配置している。これは、材料放出部１１から基板Ｂに放射される輻射熱が大きいと、基板Ｂの保持部（アライメント）でマスクを高精度で配置しても、熱膨張によりマスクによる蒸着位置の精度を低下させるとともに、蒸着膜が輻射熱を受けて加熱され変質劣化するという問題が生じるためである。また、基板Ｂに対面し最も接近した第１分散容器１２Ａは温度が低いほうが望ましく、またこれに隣接する第２分散容器１２Ｂとの温度差は小さい方が温度の影響を受けにくい。したがって、実施の形態１では、加熱温度が一番低い材料ａが基板Ｂに対面し最も接近した第１分散容器１２Ａに、加熱温度が次に低い材料ｂ〜ｄが第２分散容器１２Ｂに、加熱温度が最も高い材料ｅが基板Ｂに最も離間した第３分散容器１２Ｃにそれぞれ振り分けられる。

次に蒸着作業を説明する。
１．（蒸着準備工程）蒸着面に透明電極Ｃが形成された基板Ｂを、搬送ロボット６により成膜室４に搬入して、基板ホルダー７に固定する。さらに基板Ｂの蒸着面にマスク８を取り付け、成膜室４を閉じる。

ここで第１〜第３枝管３５ａ〜３５ｃ、第１〜第３材料導入管３３Ａ〜３３Ｃ、第１〜第３開閉弁３４Ａ〜３４Ｃおよび第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃはそれぞれ適正な加熱温度に加熱される。

２．（ホール注入層蒸着工程）第３蒸発セル３２Ｃにおいて、ホール注入層Ｄ１の材料ｅを蒸発温度まで加熱して蒸発させる。そして蒸着制御装置４３により、第３開閉弁３４Ｃを開けて、材料ｅを第３材料導入管３３Ｃから第３分散容器１２Ｃに導入する。さらに第３検出管１２ｃから放出される材料ｅを、蒸着レート検出用の第３水晶振動子４１Ｄを介して膜厚センサ４２により検出し、第３分散容器１２Ｃ内の材料ｅの蒸着レートが所定値になると、蒸着制御装置４３により、シャッター装置２０のシャッター作動装置２２を駆動し、シャッター板２１をｉ位置からｖｉ位置にスライドさせて第３放出口１３ｃを開放し、第３放出口１３ｃから材料ｅを基板Ｂに向かって放出して、ホール注入層Ｄ１の蒸着を開始する。

膜厚検出用の水晶振動子４１Ａにより膜厚センサ４２で検出されるホール注入層Ｄ１の膜厚が所定の厚みになると、蒸着制御装置４３により、シャッター板２１をｉ位置に戻して第３放出口１３ｃを閉じるとともに、第３開閉弁３４Ｃを閉じ、第３蒸発セル３２Ｃの加熱温度を材料ｅの蒸発温度より下げる。さらに、引き続き加熱が維持される第３材料導入管３３Ｃ内と第３分散容器１２Ｃ内に残存した材料ｅが、第３検出管１２ｃと、第３放出口１３ｃとシャッター板２１の隙間から放出され、材料ｅが無くなったのが、第３水晶振動子４１Ｄを介して膜厚センサ４２により確認された後に、次の工程に移る。

なお、成膜室４では、常時真空ポンプ（図示せず）により吸引されており、第３検出管１２ｃから排出された余剰の材料ｅは、防着部材（図示せず）により基板Ｂ側に流れず、吸引ポンプにより成膜室４から排出される。これは、３〜５の工程も同様である。

３．（ホール輸送層蒸着工程）第２−１蒸発セル３２Ｂａにおいて、ホール輸送層Ｄ２の材料ｂを蒸発温度まで加熱して蒸発させる。そして蒸着制御装置４３により、第２−１開閉弁３４Ｂａを開けて、材料ｂを第１枝管３５ａおよび第２材料導入管３３Ｂを介して第２分散容器１２Ｂに導入する。さらに第２検出管１２ｂから放出される材料ｂを、蒸着レート検出用の第２水晶振動子４１Ｃを介して膜厚センサ４２で検出し、第２分散容器１２Ｂ内の材料ｂの蒸着レートが所定値になると、蒸着制御装置４３により、シャッター板２１をｉ位置からiv位置にスライドさせて第２放出口１３ｂを開放し、第２放出口１３ｂから材料ｂを基板Ｂに向かって放出して、ホール輸送層Ｄ２の蒸着を開始する。

膜厚検出用の水晶振動子４１Ａにより膜厚センサ４２で検出されるホール輸送層Ｄ２の膜厚が所定の厚みになると、蒸着制御装置４３により、シャッター板２１をｉ位置に戻して第２放出口１３ｂを閉じるとともに、第２−１開閉弁３４Ｂａを閉じ、第２−１蒸発セル３２Ｂａの加熱温度を材料ｂの蒸発温度より下げる。さらに、引き続き加熱が維持される第２材料導入管３３Ｂ内と第２分散容器１２Ｂ内に残存した材料ｂが、第２検出管１２ｂと、第２放出口１３ｂとシャッター板２１の隙間から放出され、材料ｂが無くなったのが第２水晶振動子４１Ｃを介して膜厚センサ４２により確認された後に、次の工程に移る。

４．（発光層蒸着工程）第１蒸発セル３２Ａにおいて、発光層Ｄ３のドーパント材料である材料ａを蒸発温度まで加熱して蒸発させるとともに、第２−２蒸発セル３２Ｂｂにおいて、発光層Ｄ３のホスト材料である材料ｃを蒸発温度まで加熱して蒸発させる。そして蒸着制御装置４３により、第１開閉弁３４Ａを開けて、蒸発した材料ａを第１材料導入管３３Ａから第１分散容器１２Ａに導入する。同時に第２−２開閉弁３４Ｂｂを開けて材料ｃを第２枝管３５ｂおよび第２材料導入管３３Ｂを介して第２分散容器１２Ｂに導入する。さらに、第１検出管１２ａから放出される材料ａを、蒸着レート検出用の第１水晶振動子４１Ｂを介して膜厚センサ４２で検出するとともに、第２検出管１２ｂから放出される材料ｃを、蒸着レート検出用の第２水晶振動子４１Ｃを介して膜厚センサ４２で検出する。そして第１，第２分散容器１２Ａ，１２Ｂ内の材料ａ，ｃの蒸着レートがそれぞれ所定値になると、蒸着制御装置４３により、シャッター板２１をｉ位置からiii位置にスライドさせて第１放出口１３ａおよび第２放出口１３ｂをそれぞれ開放し、第１放出口１３ａから材料ａを基板Ｂに向かって放出すると同時に、第２放出口１３ｂから材料ｃを基板Ｂに向かって放出し、発光層Ｄ３の蒸着を開始する。

膜厚検出用の水晶振動子４１Ａにより膜厚センサ４２で検出される発光層Ｄ３の膜厚が所定の厚みになると、蒸着制御装置４３により、シャッター板２１をｉ位置に戻して第１放出口１３ａおよび第２放出口１３ｂを閉じ、さらに第１開閉弁３４Ａおよび第２−２開閉弁３４Ｂｂを閉じ、第１蒸発セル３２Ａおよび第２−２蒸発セル３２Ｂｂの加熱温度をそれぞれ材料ａおよびｃの蒸発温度より下げる。

ここで、この工程の材料ｃと、次の工程の材料ｄが同一であるため、第１材料導入管３３Ａおよび第１分散容器１２Ａに残存した材料ｃを放出させるための時間が不要となり、短時間で次の工程を開始できるので、タクトタイムの短縮に貢献することができる。また同一の材料を同一の蒸発セルで使用することにより、蒸発セルの加熱温度を同一に保持して次の工程に移ることができ、これもタクトタイムの短縮に貢献できる。

５．（電子輸送層蒸着工程）第２−３蒸発セル３２Ｂｃにおいて、電子輸送層Ｄ４の材料ｄを蒸発温度まで加熱して蒸発させる。そして蒸着制御装置４３により、第２−３開閉弁３２Ｂｃを開けて、蒸発した材料ｄを第３枝管３５ｃおよび第２材料導入管３３Ｂを介して第２分散容器１２Ｂに導入する。さらに第２検出管１２ｂから放出される材料ｄを、蒸着レート検出用の第２水晶振動子４１Ｃを介して膜厚センサ４２で検出し、第２分散容器１２Ｂ内の材料ｄの蒸着レートが所定値になると、蒸着制御装置４３により、シャッター板２１をｉ位置からiv位置にスライドさせて第２放出口１３ｂを開放し、第２放出口１３ｂから材料ｄを基板Ｂに向かって放出して、電子輸送層Ｄ４の蒸着を開始する。

膜厚検出用の水晶振動子４１Ａにより膜厚センサ４２で検出される電子輸送層Ｄ４の膜厚が所定の厚みになると、シャッター板２１をｉ位置に戻して第２放出口１３ｂを閉じるとともに、第２−３開閉弁３４Ｂｃを閉じ、第２−３蒸発セル３２Ｂｃの加熱温度を材料ｄの蒸発温度より下げる。

以上により、１つの成膜室４で４つの有機ＥＬ層Ｄ１〜Ｄ４を積層する。
次に搬送ロボット６により、基板Ｂを成膜室４から真空輸送室１を介して電極形成室５に移送し、電極形成室５で電子輸送層Ｄ４上に背面電極Ｅを形成する（背面電極形成工程）。そして、洗浄や検査（仕上げ工程）を行った後、有機ＥＬ素子Ａの製造が完了する。

上記実施の形態によれば、容器加熱装置１７Ａ，１７Ｃにより、第１，第３分散容器１２Ａ，１２Ｃをそれぞれ材料ａ，ｅの蒸発温度から分解温度の間の適正な加熱温度に加熱し、さらに容器加熱装置１７Ｂにより、第２分散容器１２Ｂをそれぞれ材料ｂ〜ｄの蒸発温度から分解温度の間で共通する適正な加熱温度に加熱し、単数または複数の第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃを選択的に使用して、材料ａ〜ｅを第１〜第３放出口１３ａ〜１３ｃから選択的に基板Ｂに放出し、これを繰り返すことにより基板Ｂに複数の有機ＥＬ層Ｄ１〜Ｄ４を積層形成することができる。したがって、従来構成に比較して、搬送ロボット６による次工程の成膜室４への基板Ｂの移し替え時間も不要で、作業時間を大幅に短縮することができ、１つの成膜室４で基板Ｂに複数の有機ＥＬ層Ｄ１〜Ｄ４を形成することができる。また第２分散容器１２Ｂで複数の材料ｂ〜ｄを共用することで、分散容器の数を削減することができて構造を簡易化でき、成膜室４をコンパクトに構成することができる。さらに複数の材料ｂ〜ｄを共用する第２分散容器１２Ｂを、各材料ｂ〜ｄの蒸発温度から分解温度の間で共通する適正な加熱温度に加熱することで、第２分散容器１２Ｂの材料変更ごとの加熱温度の変更制御が不要になり、タクトタイムが増加することがない。

また、成膜室４内で、基板Ｂを基板ホルダー７により固定状態で配置するとともに、第１〜第３放出口１３ａ〜１３ｃからなる放出口群１５を所定間隔をあけて固定状態で配置し、さらに第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃを上下に複数段に配置して、下段側の第２，第３分散容器１２Ｂ，１２Ｃの第２，第３放出ノズル１３Ｂ，１３Ｃを、上段側の第１，第２分散容器１２Ａ，１２Ｂの貫通部１４Ａ，１４Ｂを介して最上段の第１分散容器１２Ａの表面にそれぞれ開口させることにより、放出口群１５を適正位置に配置して、基板Ｂに均一な膜を形成することができる。

さらに、蒸発温度−分解温度が低い材料ａを放出し、かつ加熱温度が低い第１分散容器１２Ａを最上段に配置したので、基板Ｂへの輻射熱を軽減することができ、マスクの熱膨張による蒸着位置の精度の低下と蒸着膜の変質劣化を防止することができるという効果を奏することができる。

さらにまた、放出口群１５の配置に対応して形成された開閉用開口部２１ａを有するシャッター板２１を、シャッター作動装置２２によりスライドさせることにより、第１〜第３放出口１３ａ〜１３ｃを選択的に開閉することができ、単数または複数の材料ａ〜ｅを任意に選択して放出することができる。

また各成膜室４を上記構成とすることにより、１つの成膜室４が故障した場合でも、正常な側の成膜室４を使用することができ、製造ライン全体を停止させる必要がない。また従来のように、１つの成膜ごとに成膜室と真空輸送室との間で基板Ｂを出し入れすることがないので、真空輸送室１がパーティクルなどで汚染されにくく、真空輸送室１の汚染リスクを軽減することができる。

なお、実施の形態１では、アップデポジションタイプのものを説明したが、図９に示すように、一側部に基板Ｂを配置し、他側部に材料放出部１１を配置し、材料放出部１１から側方の基板Ｂに向かって材料を放出するサイドデポジションタイプのものでも、同一の作用効果を奏することができる。

［実施の形態２］
実施の形態２を図８（ｂ）および図１０を参照して説明する。この実施の形態２は、実施の形態１において、第３分散容器１２Ｃに供給していた材料ｅのCuPcを2TNATAに変更し、第２−４蒸発セル３２Ｂｄから第４枝管３５ｄおよび第２−４開閉弁３４Ｂｄならびに第２材料導入管３３Ｂを介して第２分散容器１２Ｂに供給するように構成し、さらに第３分散容器１２Ｃを削除したものである。また、前記材料ｅである2TNATAの適正な加熱温度範囲は３００℃〜３６０℃である。ここで、実施の形態１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

材料ｂ〜ｅの適正な加熱温度範囲を３００℃〜３４０℃とし、第２−１蒸発セル３２Ｂａで３１０℃に加熱して材料ｅを蒸発させ、そして第２材料導入管３３Ｂおよび第２−１〜第２−４開閉弁３４Ｂａ〜３４Ｂｄならびに第１〜第４枝管３５ａ〜３５ｄを３２０℃に加熱し、容器加熱装置１７Ｂにより第２分散容器１２Ｂを３３０℃に加熱する。

上記実施の形態３によれば、実施の形態１に比較して、３つの分散容器の数を第１，第２分散容器１２Ａ，１２Ｂの２つとし、１つを削減することができるほか、実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。

［実施の形態３］
実施の形態３を図１１および図１２を参照して説明する。
上記実施の形態１，２では、第１〜第３分散容器１２Ａ〜１２Ｃを重ねて配置したが、この実施の形態３では、ダクト状の第１〜第３分散容器５２Ａ〜５２Ｃを複数組（図では４組）並設したものである。なお、実施の形態１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

すなわち、材料放出部５１には、複数の第１〜第３放出ノズル５３Ａ〜５３Ｃを有するダクト状の第１〜第３分散容器５２Ａ〜５２Ｃが複数組（図では４組）略同一平面状に並設されている。もちろん、第１〜第３分散容器５２Ａ〜５２Ｃを上下に位置ずれして配置してもよい。また図示しないが、第１〜第３分散容器５２Ａ〜５２Ｃにはそれぞれ容器加熱装置が設けられ、また第１〜第３分散容器５２Ａ〜５２Ｃの間の空間には断熱板が設置されている。

上記実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。
なお、上記各実施の形態では、基板ホルダー７に基板Ｂを固定した状態で保持したが、基板Ｂを垂直軸心周りに回転させたり、あるいは基板Ｂを直線方向に移動させる基板ホルダーを設けてもよい。

また、有機ＥＬ層Ｄ１〜Ｄ４を形成する真空蒸着装置を示したが、他の真空蒸着装置であってもよく、これに限るものではない。

本発明に係る真空蒸着装置の実施の形態１を示すアップデポジションタイプの成膜室の正面視の断面図である。 有機ＥＬ素子を示す部分拡大断面図である。 有機ＥＬ素子の製造装置を説明する概略平面図である。 分散容器の放出ノズルの貫通部を示す拡大断面図である。 分散容器と放出ノズルの配置を示す平面図である。 シャッター板を示す平面図である。 シャッター板の開放用開口部と第１〜第３放出口の位置関係を示す部分拡大平面図で、（ａ）は第１〜第３放出口の全閉状態を示し、（ｂ）は第１放出口の開放状態を示し、（ｃ）は第１，第２放出口の開放状態を示し、（ｄ）は第２放出口の開放状態を示し、（ｅ）は第３，第４放出口の開放状態を示し、（ｆ）は第３放出口の開放状態を示す。 材料の適正な加熱温度範囲を示し、（ａ）は実施の形態１の材料を示し、（ｂ）は実施の形態２の材料を示す。 真空蒸着装置の変形例を示すサイドデポジションタイプの成膜室の正面視の断面図である。 本発明に係る真空蒸着装置の実施の形態２を示すアップデポジションタイプの成膜室の正面視の断面図である。 本発明に係る真空蒸着装置の実施の形態３を示すアップデポジションタイプの成膜室の正面視の断面図である。 材料放出部における分散容器の配置を示す平面図である。

符号の説明

Ａ 有機ＥＬ素子
Ｂ 基板
Ｃ 透明電極
Ｄ１ ホール注入層
Ｄ２ ホール輸送層
Ｄ３ 発光層
Ｄ４ 電子輸送層
Ｅ 背面電極
１ 真空輸送室
２ 搬入室
３ 搬出室
４ 成膜室
５ 電極形成室
６ 搬送ロボット
７ 基板ホルダー
８ マスク
１１，５１ 材料放出部
１２Ａ〜１２Ｃ，５２Ａ〜５２Ｃ 第１〜第３分散容器
１２ａ〜１２ｃ 第１〜第３検出管
１３Ａ〜１３Ｃ，５３Ａ〜５３Ｃ 第１〜第３放出ノズル
１３ａ〜１３ｃ 第１〜第３放出口
１４Ａ，１４Ｂ 貫通部
１５ 放出口群
１６ 断熱部材
１７Ａ〜１７Ｃ 容器加熱装置
１８ 断熱板
２０ シャッター装置
２１ シャッター板
２１ａ 開閉用開口部
２２ シャッター作動装置
３１ 材料供給部
３２Ａ 第１蒸発セル
３２Ｂａ 第２−１蒸発セル
３２Ｂｂ 第２−２蒸発セル
３２Ｂｃ 第２−３蒸発セル
３２Ｂｄ 第２−４蒸発セル
３２Ｃ 第３蒸発セル
３３Ａ〜３３Ｃ 第１〜第３材料導入管
３４Ａ 第１開閉弁（開閉手段）
３４Ｂａ〜３４Ｂｄ 第２−１〜第２−４開閉弁（開閉手段）
３４Ｃ 第３開閉弁（開閉手段）
３５ａ〜３５ｄ 第１〜第４枝管
４１Ａ 水晶振動子
４１Ｂ〜４１Ｄ 第１〜第３水晶振動子
４２ 膜厚センサ
４３ 蒸着制御装置

Claims (4)

1. １つの成膜室内で、複数の材料を被蒸着部材に蒸着して複数層の膜を形成する真空蒸着装置であって、
   成膜室に、被蒸着部材の蒸着面に対向して配置されて材料を放出する材料放出部を設け、
   前記材料放出部に、材料を放出する放出口を有する複数の分散容器を設け、
   材料を蒸発させる蒸発セルと前記分散容器とを開閉手段を介して接続するとともに、少なくとも前記分散容器のうちの１つに、材料の蒸発温度と熱分解温度の間の温度範囲が共通する材料を蒸発する複数の蒸発セルをそれぞれ開閉手段を介して接続し、
   各分散容器に、放出する材料の蒸発温度と熱分解温度の間の所定温度に加熱する容器加熱装置をそれぞれ設け、
   前記容器加熱装置の加熱温度が低い分散容器ほど、被蒸着部材の蒸着面に接近する側に配置された
   真空蒸着装置。
2. 被蒸着部材をホルダーに固定して配置し、
   複数の分散容器を、被蒸着部材の蒸着面に対して接近離間する方向に重ねて配置し、
   被蒸着部材に最も接近する最前段の分散容器で被蒸着部材の蒸着面に対向する表面側に、当該最前段の分散容器の材料を放出する複数の放出口を所定間隔をあけて開口するとともに、前記最前段の分散容器よりも離間する側の分散容器に、前段側の分散容器を貫通して前記最前段の分散容器の表面側に放出口を開口する複数の放出ノズルを設けた
   請求項１記載の真空蒸着装置。
3. ホスト材料を放出する分散容器と、ドーパント材料を放出する分散容器とを設け、
   ２つの前記分散容器からホスト材料とドーパント材料とを同時に放出するように構成した
   請求項１または２記載の真空蒸着装置。
4. 各分散容器の放出口を選択的に開閉自在なシャッター装置を設け、
   前記シャッター装置に、最前段の分散容器の表面で放出口の蒸着面側に、分散容器の表面に沿ってスライド自在で、かつ放出口を選択的に開放可能な開閉用開口部が形成されたシャッター板を設けた
   請求項１乃至３のいずれかに記載の真空蒸着装置。

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