JP5976344B2 - 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
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Description
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。
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膜の表面に前記ターゲットのスパッタリングによって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。
本発明は、第一の真空槽と、第二の真空槽と、前記第一の真空槽内にAlの蒸気を放出させるAl蒸気放出部と、前記第二の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、前記金属電極膜材料放出部は、前記第二の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、前記第二の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、を有し、前記第一の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、前記第二の真空槽内に配置された前記成膜対象物の前記Al膜の表面に前記ターゲットのスパッタリングによって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。
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。
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。
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。
スパッタガス導入部34は真空槽11に接続されている。
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。
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。
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。
第一例の有機EL素子の電極膜形成方法を説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
加熱装置22による坩堝21の加熱は継続する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
第二例の有機EL素子の電極膜形成方法を説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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素子の電極膜形成方法を説明する。
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。
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。
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。
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 (18)
- 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、スパッタ法により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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 前記金属電極膜は積層膜である請求項1乃至請求項7のいずれか1項記載の有機EL素子の電極膜形成方法。
- 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8記載の有機EL素子の電極膜形成方法。
- 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8又は請求項9のいずれか1項記載の有機EL素子の電極膜形成方法。
- 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8記載の有機EL素子の電極膜形成方法。 - 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11記載の有機EL素子の電極膜形成方法。
- 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膜の表面に前記ターゲットのスパッタリングによって金属電極膜を形成する有機EL素子の電極膜形成装置。 - 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13記載の有機EL素子の電極膜形成装置。
- 第一の真空槽と、
第二の真空槽と、
前記第一の真空槽内にAlの蒸気を放出させるAl蒸気放出部と、
前記第二の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、
前記金属電極膜材料放出部は、
前記第二の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、
前記第二の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、
を有し、
前記第一の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、前記第二の真空槽内に配置された前記成膜対象物の前記Al膜の表面に前記ターゲットのスパッタリングによって金属電極膜を形成する有機EL素子の電極膜形成装置。 - 前記坩堝の材質はカーボンである請求項13乃至請求項15のいずれか1項記載の有機EL素子の電極膜形成装置。
- 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16記載の有機EL素子の電極膜形成装置。
- 前記坩堝の材質はSiNである請求項13乃至請求項15のいずれか1項記載の有機EL素子の電極膜形成装置。
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