WO2007097329A1 - 成膜装置および発光素子の製造方法 - Google Patents

成膜装置および発光素子の製造方法 Download PDF

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Toshihisa Nozawa
Shingo Watanabe
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Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus for forming a film on an organic layer including a light emitting layer, and a method for manufacturing a light emitting element having an organic layer including a light emitting layer.
  • organic electroluminescence devices Is attracting attention as a next-generation display device because it has features such as self-luminous emission and high-speed response.
  • the organic EL element may be used as a surface light emitting element.
  • An organic EL element has a structure in which an organic layer including an organic EL layer (light emitting layer) is sandwiched between a positive electrode (positive electrode) and a negative electrode (negative electrode).
  • the light emitting layer is configured to emit light by injecting holes from the positive electrode and electrons from the negative electrode to recombine them.
  • the organic layer may be provided between the anode and the light-emitting layer or between the cathode and the light-emitting layer as necessary, for example, for improving the light emission efficiency such as a hole transport layer or an electron transport layer. It is also possible to add layers.
  • the organic layer is formed by vapor deposition on a substrate on which a positive electrode made of ITO is patterned.
  • the vapor deposition method is a method of forming a thin film by evaporating, for example, vaporized or sublimated vapor deposition materials on a substrate to be processed.
  • the organic layer is formed by vapor deposition on a substrate on which a positive electrode made of ITO is patterned.
  • the vapor deposition method is a method of forming a thin film by evaporating, for example, vaporized or sublimated vapor deposition materials on a substrate to be processed.
  • A1 (aluminum) to be the negative electrode is formed by vapor deposition.
  • Such a light emitting element is sometimes called a so-called top force sword type light emitting element.
  • a light emitting device is formed in which an organic layer is formed between a positive electrode and a negative electrode (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a conventional vapor deposition apparatus.
  • a film forming apparatus 10 shown in the figure includes a processing vessel 11 in which an internal space 11A is defined, and the internal space 11A includes a vapor deposition source 12, The substrate holding table 15 facing the vapor deposition source 12 is installed.
  • the internal space 11A is exhausted from an exhaust line 14 to which exhaust means (not shown) such as an exhaust pump is connected, and is structured to be held in a predetermined reduced pressure state.
  • a heater 13 is installed in the vapor deposition source 12, and the raw material 12A held inside by the heater 13 can be heated and evaporated or sublimated to be used as a gaseous raw material.
  • the gaseous material is deposited on the substrate S to be processed held on the substrate holder 15.
  • an organic layer (light emitting layer) of a light emitting element, an electrode on the organic layer, and the like can be formed.
  • the raw material evaporated or sublimated from the vapor deposition source may become a particle generation source by adhering to a portion other than the substrate to be processed, and the adhering raw material is removed.
  • the frequency increases there may be a problem that productivity decreases.
  • the evaporation source has a function of evaporating or sublimating the raw material by heating.
  • the evaporation source and the substrate to be processed are brought close to each other, there is a problem that the substrate on the substrate to be processed is heated or the film thickness is uniform. If there is a problem that makes the sex worse. For this reason, it was necessary to install the deposition source and the substrate to be processed apart from each other by a predetermined distance or more.
  • film formation by sputtering has the advantage of good productivity with fewer restrictions on the orientation of the substrate to be processed, but damage to the film formation target is greater than vapor deposition.
  • damage to the film formation target is greater than vapor deposition.
  • damage to the organic layer due to sputtering may be a problem.
  • a hard metal particle such as A1 collides with the organic layer at a high speed by sputtering or by irradiating ultraviolet light accompanying plasma excitation, the organic layer is damaged, and the quality of the light emitting device May fall.
  • examples of forming a film on the organic layer include the following cases.
  • the light emission efficiency may be reduced due to a difference in work function between the organic layer and the electrode.
  • a layer containing a predetermined metal for example, a metal layer or a metal compound layer
  • a film forming method for example, sputtering
  • Method may damage the organic layer.
  • the material constituting the work function adjusting layer there are materials in which it is difficult to constitute the sputtering target material.
  • Patent Document 2 discloses a film forming apparatus that forms a film by evaporating or sublimating and transporting the film forming material.
  • Patent Document 2 does not disclose any problems in film formation on an organic layer including a light-emitting layer and a solution to the problem.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-225058
  • Patent Document 2 US P 6849241
  • the present invention has a general object to provide a novel and useful film forming apparatus and a method for manufacturing a light emitting element, which solve the above-described problems.
  • a specific first object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of forming a layer containing a metal on an organic layer of a light emitting element with good productivity.
  • a specific second problem of the present invention is that an organic layer including a light-emitting layer is formed between the first electrode and the second electrode, and the organic layer and the second electrode are interposed between the organic layer and the second electrode.
  • An object of the present invention is to provide a manufacturing method for manufacturing a light emitting device having a work function adjusting layer formed with good productivity.
  • the above-described problem is solved by generating a gas raw material by evaporating or sublimating a film forming raw material containing a processing vessel provided with a holding base for holding a substrate to be processed and a metal.
  • a gas raw material generating unit installed outside the processing vessel, a gas raw material supplying unit supplying the gas raw material into the processing vessel, and supplying the gas raw material from the gas raw material generating unit.
  • the film forming apparatus is characterized in that a layer containing a metal is formed on an organic layer including a light emitting layer on the substrate to be processed. To do.
  • the above-described problem is solved by forming a first film formation step of forming a metal-containing layer on the organic layer including the light-emitting layer, and forming an electrode on the metal-containing layer.
  • a gaseous material obtained by evaporating or sublimating the film formation material is supplied onto the organic layer via a transport path.
  • a method for manufacturing a light-emitting element, characterized in that film formation is performed. To solve.
  • the present invention it is possible to provide a film forming apparatus capable of forming a layer containing a metal on an organic layer of a light emitting element with good productivity.
  • a light emitting device in which an organic layer including a light emitting layer is formed between the first electrode and the second electrode, and a work function adjusting layer is formed between the organic layer and the second electrode.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a conventional film forming apparatus.
  • FIG. 2 is a view schematically showing a film forming apparatus according to Example 1.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a film forming apparatus according to Example 2. 4] A diagram schematically showing a film forming apparatus according to Example 3. FIG.
  • FIG. 5A is a diagram (part 1) showing a method for manufacturing the light-emitting element according to Example 4.
  • 5B] A diagram showing a method for manufacturing a light-emitting device according to Example 4 (part 1).
  • FIG. 5C is a view (No. 1) showing a method for manufacturing the light-emitting element according to Example 4.
  • 5D A diagram showing a method for manufacturing a light-emitting device according to Example 4 (part 1).
  • 5E A diagram showing a method for manufacturing a light-emitting element according to Example 4 (part 1).
  • 5F A diagram showing a method for manufacturing a light-emitting device according to Example 4 (part 1).
  • FIG. 5G] is a diagram (part 1) illustrating a method for manufacturing the light-emitting element according to Example 4. Explanation of symbols
  • a film forming apparatus is a film forming apparatus for evaporating or sublimating a film forming material to form a film on a substrate to be processed, and includes a holding table for holding the substrate to be processed.
  • a transport path for transporting the gaseous material from the gaseous material generation unit to the gaseous material supply unit, the film forming material includes a metal material, and includes an organic layer including a light emitting layer on the substrate to be processed. It is characterized in that a layer containing metal is formed on the layer.
  • the film forming apparatus has a structure in which a gaseous raw material generated by evaporation or sublimation of a film forming raw material is transported using a transport path and supplied to the vicinity of the substrate to be processed in the processing container.
  • a gaseous raw material generated by evaporation or sublimation of a film forming raw material is transported using a transport path and supplied to the vicinity of the substrate to be processed in the processing container.
  • the film-forming material is evaporated or sublimated.
  • a gas material generation unit to be supplied and a gas material supply unit to supply a gas material generated by evaporation or sublimation into the processing container. This is a feature of the film forming apparatus.
  • the gas source supply unit is brought close to the substrate to be processed and the holding table, the substrate to be processed and the holding table are affected by the heating. Therefore, it is possible to install the gas source supply unit and the substrate to be processed close to each other. Therefore, the amount of film formation on portions other than the substrate to be processed is suppressed, the raw material utilization efficiency is improved, the maintenance frequency is reduced, and the productivity is improved.
  • a metal-containing layer for example, a work function adjusting layer
  • a metal-containing layer is formed on the organic layer having the light emitting layer while reducing damage to the organic layer and with good productivity. It becomes possible to do.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a film forming apparatus 100 according to Example 1 of the present invention.
  • the film forming apparatus 100 includes a processing container 101 having a holding table 102 for holding a substrate W to be processed therein. On the outside of the processing vessel 101, there is a gaseous material generation unit 109 for holding the film forming material 110A inside.
  • the gas source generation unit 109 generates a gas source by evaporating or sublimating the film forming source 110A.
  • the gaseous raw material generated by the gaseous raw material generation unit 109 is transported to the gaseous raw material supply unit 104 installed in the processing vessel 101 through the inside of the transport path 108 connected to the gaseous raw material generation unit 109. . Further, the gaseous raw material transported to the raw material supply unit 104 is supplied to the vicinity of the substrate to be processed W in the processing container 101, and film formation is performed on the substrate to be processed W.
  • the inside of the processing vessel 101 is configured to be evacuated from an exhaust line 114 connected to an exhaust means (not shown) such as a vacuum pump, for example, and can be maintained in a predetermined reduced pressure state. Yes.
  • the gaseous raw material generation unit 109 has a raw material container 110, and the raw material container 110 holds the film forming raw material 110A made of liquid or solid. Outside the raw material container 110 On the side, a heating means 111 made of, for example, a heater is installed so that the film forming raw material 110A can be heated and evaporated or sublimated.
  • a carrier gas supply line 112 for supplying a carrier gas made of an inert gas such as Ar or He is connected to the raw material container 110.
  • the gaseous raw material generated in the raw material container 110 is supplied into the processing container 101 through the transport path 108 and the gaseous raw material supply unit 104 together with the carrier gas.
  • the raw material supply unit 104 has a supply unit body 105, for example, in a cylindrical or casing shape, to which the transport path 108 is connected, and a gaseous raw material is supplied into the inside through the transport path 108. It has a structure.
  • a rectifying plate 106 for controlling the flow of the gas raw material is installed inside the supply unit main body 105.
  • the current plate 106 is made of a porous plate having a plurality of gas holes, for example.
  • a filter plate 107 made of, for example, a porous metal material (metal filter) is installed on the supply unit main body 105 on the side facing the substrate W to be processed.
  • the gas raw material is supplied into the processing container 101 through the filter plate 107. For this reason, the particles contained in the gas raw material are removed, and the quality of the deposited film is improved.
  • the holding table 102 is configured to be movable corresponding to film formation (supply of gas raw material).
  • the holding table 102 is configured to be movable in parallel on a moving rail 103 installed on the bottom surface of the processing vessel 101 (the side facing the gas raw material supply unit 104). That is, the holding table 102 is moved at the time of film formation, so that the film formation uniformity within the surface of the substrate to be processed is improved.
  • a gate valve 113 is installed in the processing container 101.
  • the gate valve 113 is installed, for example, on the side where the processing chamber 101 is connected to a transfer means (not shown) such as a vacuum transfer chamber. By opening the gate valve 113, it becomes possible to carry the substrate W to be processed into the processing vessel 101 or to carry the substrate W to be processed from the processing vessel 101.
  • the film forming raw material 110A is evaporated or sublimated.
  • the generated gas raw material is transported through the transport path 108 and supplied to the vicinity of the substrate W to be processed in the processing container 101.
  • the degree of freedom in setting the direction of supplying the gas raw material is high.
  • the degree of freedom in the location where the gas source supply unit 104 is installed or the direction in which the gas source supply unit 104 is installed is increasing.
  • the degree of freedom in the direction of the substrate W to be processed that is, the direction in which the holding table 102 is installed is increased.
  • the film formation surface of the substrate to be processed W is on the top, so-called face-up film formation is possible, and the effect of facilitating film formation on a large substrate is achieved.
  • the film forming apparatus 100 includes a transport path 108 that transports a gas source from the gas source generation unit 109 to the gas source supply unit 104. For this reason, it is possible to install the gas material generation unit 109 and the gas material supply unit 104 separately (separated).
  • the gas raw material generation unit 109 is disposed outside the processing container 101, and the gas raw material supply unit 104 is disposed in the opening of the processing container 101. They are installed separately to face the board.
  • the processing container 101 As a result, in the processing container 101, the amount of film formation on portions other than the substrate W to be processed is suppressed, the raw material utilization efficiency is improved, and the required maintenance frequency is reduced. There is an effect that the productivity of the film forming apparatus is improved.
  • a layer containing a metal for example, a work function adjusting layer
  • an organic layer having a light emitting layer such as an organic EL element. It becomes possible to do.
  • the conventional sputtering method has a problem that the organic layer is easily damaged.
  • the film forming apparatus described above it is possible to reduce the damage to the organic layer and to form a film with better productivity.
  • a light-emitting element having such a light-emitting layer is manufactured using a large-sized substrate, for example, with an increase in the size of a display device.
  • the film forming apparatus according to the present embodiment which can cope with face-up film formation, Compared with the film-forming apparatus, it has good productivity.
  • a material having a good reflectance of light emission is used as a material constituting the negative electrode (top force sword) formed in the upper layer.
  • Ag is preferably used.
  • a layer (work function adjusting layer) formed between the organic layer including the light emitting layer and the electrode for suppressing a decrease in light emission efficiency (work function adjusting layer) It is preferable to use Li.
  • Li for example, has a problem that its surface changes when it is left in the atmosphere (for example, nitriding), and it is difficult to handle such as forming a particularly large target material or transporting it. For this reason, it has been difficult to form a work function adjusting layer made of a Li layer by sputtering.
  • the work function adjusting layer made of the Li layer is damaged on the organic layer such as the organic EL element and the organic layer including the (organic) light emitting layer. Unrestrained force S can be formed with good productivity.
  • the film forming apparatus according to the present invention is not limited to the film forming apparatus according to the present embodiment.
  • various modifications and changes can be made as shown below.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a film forming apparatus according to Example 2 of the present invention.
  • the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted. Further, the part that is not particularly described is assumed to have the same structure 'function as in the first embodiment.
  • the film forming apparatus 100A according to the present example is the same as the gas source supply unit of Example 1.
  • a gaseous material supply unit 104A corresponding to 104 is duplicated along the moving direction of the holding table 102. It is a feature that it is installed so as to be arranged in several numbers.
  • the gas raw material supply unit 104A includes a supply unit main body 105A, a rectifying plate 106A, and a filter plate 107A, which correspond to the supply unit main body 105, the rectifying plate 106, and the filter plate 107 of Example 1, respectively. Yes.
  • the gaseous material supply unit 104A is smaller in size (length along the moving direction of the holding base 102) than the gaseous material supply unit 104. Therefore, a plurality of the gas raw material supply units 104A can be arranged along the moving direction of the holding table. Therefore, it is possible to install a plurality of gas raw material supply units corresponding to the film thickness to be formed and the required film forming speed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a film forming apparatus according to Example 3 of the present invention.
  • the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted. Further, the part that is not particularly described is assumed to have the same structure 'function as in the first embodiment.
  • a film forming apparatus 100B includes a sputtering film forming unit 200 in addition to the structure shown in Example 1, and can further perform film formation by a sputtering method. It is configured to be possible.
  • film formation performed by evaporating or sublimating the film forming material 110A described earlier in Example 1 for example, film formation of a work function adjusting layer
  • film formation performed by sputtering for example, film formation of the negative electrode on the work function adjusting layer
  • the sputtering film forming unit 200 is installed in the processing container 101B so as to be substantially housed in the recess 201 of the processing container 101B (corresponding to the processing container 101 of Example 1).
  • a voltage is applied to each of the voltage marking targets 202A and 202B facing each other, and between the voltage marking targets 202A and 202B, processing such as Ar in the f row
  • a gas supply means 204 for supplying gas is installed.
  • the processing gas is plasma-excited by applying a voltage from the power source 203 to the voltage application targets 202A and 202B.
  • the gas supply means 204 has a structure extending in a direction substantially perpendicular to the direction in which the substrate holding table 102 moves, and the substrate holding table 102 is sandwiched between the voltage application targets 202A and 202B. It is installed to face.
  • the gas supply means 204 has a tubular hollow structure in which a gas flow path 205 is formed, and the gas flow path 205 is installed outside the processing vessel 101B.
  • a processing gas such as Ar is supplied from a gas supply source (not shown) via a gas supply path 207.
  • the processing gas supplied to the gas flow path 205 is structured to be supplied to a space between the voltage application targets 202A and 202B from a plurality of gas holes 206 formed in the gas supply means 204. Yes.
  • Film formation using the sputtering film forming unit 200 of the film forming apparatus 100B is performed as follows.
  • a processing gas for plasma excitation such as Ar
  • a processing gas for plasma excitation such as Ar
  • Ar is supplied from the gas supply means 204 into the space between the voltage application targets 202A and 202B.
  • plasma is excited in the space and Ar ions are generated.
  • the targets 202 A and 202 B are sputtered by the Ar ions generated in this manner, whereby film formation is performed on the substrate W to be processed held on the substrate holding table 102.
  • the target substrate W is separated from the space where the plasma is excited (the space between the voltage application targets 202A and 202B), and the target substrate W force plasma excitation It is not easily affected by the damage caused by ultraviolet rays and Ar ion collisions.
  • particles for film formation generated by sputtering are transported from the gas supply means 204 to the substrate holder 102 by a flow of processing gas formed in the opposite direction and on the substrate W to be processed. To reach.
  • the first film formation performed by evaporating or sublimating the film forming raw material 110A described in the first embodiment, and the sputtering film forming section 200 are performed.
  • the second film formation by sputtering using can be performed continuously.
  • the holding table 102 moves, so that the substrate W to be processed becomes the spatula.
  • the second film is formed by moving the film directly below the filming film forming unit 200.
  • a first film forming process for forming a work function adjusting layer on an organic layer including an (organic) light emitting layer, such as an organic EL element, and a negative on the work function adjusting layer can be continuously performed in a reduced pressure atmosphere.
  • nitriding may be a problem.
  • the surface may be nitrided and desired electrical characteristics may not be obtained.
  • the negative electrode top force sword
  • the work function adjusting layer for example, Li layer
  • the negative electrode top force sword
  • film formation by sputtering is performed using two targets facing each other has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • film formation by a normal sputtering method may be performed using one target.
  • a substrate with a so-called electrode is prepared.
  • the positive electrode 302 (the extraction gland 303) is formed by, for example, sputtering.
  • the substrate 301 may incorporate a control element for controlling light emission of a light emitting element such as a TFT.
  • a control element such as a TFT is often incorporated for each pixel.
  • the TFT source electrode and the positive electrode 302 are connected, and the TFT gate electrode and drain electrode are connected to the gate line and the drain line formed in a grid pattern. Is controlled.
  • the lead gland 303 is connected to a predetermined control circuit (not shown).
  • Such a driving circuit of the display device is called an active matrix driving circuit. In the figure, such an active matrix driving circuit is not shown.
  • an organic layer 304 including a light emitting layer is formed by vapor deposition so as to cover the surface.
  • the organic layer 304 may include, for example, a hole transport layer, a hole injection layer, or the like between the light emitting layer and the positive electrode 302. You can form a les. Further, the hole transport layer and the hole injection layer may have a structure in which one or both of them are omitted.
  • an electron transport layer, an electron injection layer, and the like are included between the light emitting layer and the negative electrode 305 formed in a later process so that the light emission efficiency in the light emitting layer is good.
  • the organic layer 304 may be formed.
  • the electron transport layer or the electron injection layer may have a structure in which one or both of them are omitted.
  • a work function adjusting layer made of, for example, a Li layer is formed on the organic layer 304 by using any one of the film forming apparatuses shown in Examples 1 to 3.
  • 304A is formed by patterning using, for example, a pattern mask. For example, when film formation is performed using the film formation apparatus 100 shown in Example 1 (FIG. 2), it is performed as follows.
  • a film forming material 110A made of, for example, solid Li is sublimated by being heated by the heating unit 111 to generate a gas material.
  • the gas source is transported to the gas source supply unit 104 via the transport path 108 together with a carrier gas made of, for example, Ar supplied from the carrier gas supply line 112.
  • the gaseous material transported to the gaseous material supply unit 104 is supplied from the filter plate 107 to the vicinity of the substrate to be processed W (corresponding to the substrate 301) in the processing container 101.
  • a work function adjusting layer 304A made of a Li layer is formed on the organic layer 304 formed on the substrate W (substrate 301).
  • a negative electrode 305 made of, for example, Ag is patterned on the organic layer 304 by sputtering using, for example, a pattern mask.
  • the work function adjusting layer for example, the Li layer
  • the negative electrode 305 made of, for example, Ag can be formed continuously in the decompression space, so that the influence of nitridation of the work function adjusting layer 304A is effectively suppressed. It is possible and preferable.
  • the organic layer 304 is etched by, for example, plasma etching using the patterned negative electrode 305 formed in the step shown in FIG. 5D as a mask. Then, the organic layer 304 is patterned. In this process, a region where the organic layer 304 needs to be peeled off (for example, a region on the lead-out gland 303 or other region where the light emitting layer is unnecessary) is removed by etching, and the organic layer 304 is patterned. .
  • the organic layer is patterned by etching using the negative electrode 305 as a mask
  • various problems caused by patterning the organic layer by the mask vapor deposition method can be avoided. For example, it is possible to avoid the problem of deterioration of the patterning accuracy of the deposited film (organic layer 304) due to mask deformation due to the temperature rise of the mask during deposition. In addition, it is possible to suppress the generation of particles due to the attachment and detachment of the mask, which is preferable.
  • a connecting gland 305a that electrically connects the negative electrode 305 and the lead wire 303 is formed by patterning, for example, by sputtering using a pattern mask.
  • Insulating protective film 306 made of silicon nitride (SiN) with C It is formed on the substrate 301 by the VD method.
  • the organic layer 304 is formed between the positive electrode 302 and the negative electrode 305 on the substrate 301, and the work function is adjusted between the organic layer 304 and the negative electrode 305.
  • the light emitting element 300 in which the layer 304A is formed can be formed.
  • the light-emitting element 300 is sometimes referred to as an organic EL element.
  • the light emitting device 300 when a voltage is applied between the positive electrode 302 and the negative electrode 305, holes from the positive electrode 302 are added to the light emitting layer included in the organic layer 304. Electrons are injected from the negative electrode 305 and recombined to emit light.
  • the light-emitting layer can be formed using a material such as a polycyclic aromatic hydrocarbon, a heteroaromatic compound, or an organometallic complex compound.
  • the light emitting layer can be formed using, for example, an aluminoquinolinol complex (Alq3) as a host material and rubrene as a doping material. It is possible to form.
  • Alq3 aluminoquinolinol complex
  • rubrene a doping material
  • the positive electrode 302 has a thickness of lOOnm to 200nm, and the organic layer 303 has a thickness of
  • the negative electrode 304 has a thickness of 50 nm to 200 nm
  • the work function adjusting layer 304A has a thickness of 0.1 lm to 10 nm.
  • the light emitting element 300 can be applied to a display device (organic EL display device) and a surface light emitting device (lighting, light source, etc.), but is not limited thereto. It can be used for various electronic devices.
  • the light emitting device 300 can be manufactured with good productivity.
  • a gas raw material obtained by evaporating or sublimating a film forming raw material is supplied onto the organic layer 304 via a transport path, whereby the work function adjusting layer 3
  • the degree of freedom in setting the direction in which the gas raw material is supplied is high, so that there are fewer restrictions on the orientation of holding the substrate to be processed, and so-called face-up film formation becomes possible.
  • the effect of facilitating film formation on a large substrate is achieved.
  • the amount of film formation on portions other than the substrate to be processed is suppressed, the raw material utilization efficiency is improved, the frequency of maintenance of the film formation apparatus is reduced, and the productivity is improved. Play.
  • the work function adjusting layer made of the Li layer which has been difficult to form by the conventional sputtering method, is further improved in productivity while suppressing the influence of damage to the organic layer. It can be formed on the organic layer.
  • a light emitting device in which an organic layer including a light emitting layer is formed between the first electrode and the second electrode, and a work function adjusting layer is formed between the organic layer and the second electrode.

Abstract

　被処理基板を保持する保持台を内部に備えた処理容器と、金属を含む成膜原料を蒸発または昇華させて気体原料を生成する、前記処理容器の外部に設置された気体原料生成部と、前記処理容器内に前記気体原料を供給する気体原料供給部と、前記気体原料を前記気体原料生成部から前記気体原料供給部に輸送する輸送路と、を有し、前記被処理基板上の発光層を含む有機層上に金属を含む層を形成するように構成されていることを特徴とする成膜装置。

Description

明 細 書
成膜装置および発光素子の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、発光層を含む有機層上に成膜する成膜装置、および発光層を含む有 機層を有する発光素子の製造方法に関する。 背景技術
[0002] 近年、従来用いられてきた CRT (Cathode Ray Tube)に換わって、薄型にする ことが可能な平面型表示装置の実用化が進んでおり、例えば有機エレクト口ルミネッ センス素子 (有機 EL素子）は自発光、高速応答などの特徴を有するために、次世代 の表示装置として着目されている。また、有機 EL素子は、表示装置のほかに、面発 光素子としても用いられる場合がある。
[0003] 有機 EL素子は、陽電極 (正電極）と陰電極 (負電極）の間に有機 EL層（発光層）を 含む有機層が狭持された構造となっており、当該発光層に正極から正孔を、負極か ら電子を注入してそれらの再結合をさせることによって、当該発光層を発光させる構 造になっている。
[0004] また、前記有機層には、必要に応じて陽極と発光層の間、または陰極と発光層の間 に、例えば正孔輸送層、または電子輸送層など発光効率を良好とするための層を付 加することも可能である。
[0005] 上記の発光素子を形成する方法の一例としては、以下の方法を取ることが一般的 であった。まず、 IT〇よりなる陽電極がパターユングされた基板上に、前記有機層を 蒸着法により形成する。蒸着法とは、例えば蒸発あるいは昇華された蒸着原料を、被 処理基板上に蒸着させることで薄膜を形成する方法である。次に、当該有機層上に
、陰電極となる A1 (アルミニウム）を、蒸着法により形成する。このような発光素子を、 いわゆるトップ力ソード型発光素子と呼ぶ場合がある。
[0006] 例えばこのようにして、陽電極と陰電極の間に有機層が形成されてなる、発光素子 が形成される（例えば特許文献 1参照）。
[0007] 図 1は、従来の蒸着装置の構成の一例を模式的に示した図である。 [0008] 図 1を参照するに、本図に示す成膜装置 10は、内部に内部空間 11Aが画成される 処理容器 11を有し、当該内部空間 11Aには、蒸着源 12と、該蒸着源 12に対向する 基板保持台 15が設置された構造を有している。前記内部空間 11Aは、排気ポンプ などの排気手段（図示せず)が接続された排気ライン 14より排気され、所定の減圧状 態に保持される構造になっている。
[0009] 前記蒸着源 12にはヒータ 13が設置され、該ヒータ 13によって内部に保持された原 料 12Aを加熱し、蒸発または昇華させて気体原料とすることが可能に構成されている 。当該気体原料は、前記基板保持台 15に保持された被処理基板 Sに蒸着される。
[0010] 上記の成膜装置 10を用いて、例えば発光素子の有機層（発光層）や、有機層上の 電極などを成膜することができる。
[0011] しかし、従来の蒸着装置を用いて成膜を行う場合、処理容器内の蒸着源から蒸発 または昇華する原料を被処理基板に成膜させるため、被処理基板の成膜面を下に 向けた、いわゆるフェースダウンの成膜方法により行う必要があった。このため、被処 理基板が大きくなつた場合には基板の扱いが困難となって、成膜装置の生産性が低 下してしまう問題が生じていた。
[0012] また、従来の蒸着装置では、蒸着源から蒸発または昇華した原料が、被処理基板 以外の部分にも付着することによってパーティクルの発生源となる場合があり、付着し た原料を除去する頻度が高くなつて、生産性が低下してしまう問題が生じる場合があ つに。
[0013] このような、被処理基板以外への付着を抑制するためには、蒸着源と被処理基板（ 保持台）の距離を近づけることが好ましい。しかし、蒸着源は加熱により原料を蒸発ま たは昇華させる機能を有する、蒸着源と被処理基板を近づけると被処理基板ゃ被処 理基板上のマスクが加熱される問題や、膜厚の均一性が悪くなる問題が生じる場合 力 Sある。このため、蒸着源と被処理基板は、所定の距離以上に離して設置する必要 があった。
[0014] また一方で、例えばスパッタリング法による成膜は、被処理基板の向きなどの制限 が少なぐ生産性が良好であるメリットがあるが、蒸着法に比べて成膜対象に対する ダメージが大きくなつてしまう問題があった。 [0015] 例えば、有機 EL素子などの、発光層を含む有機層上に成膜を行う場合には、スパ ッタリングによる有機層へのダメージが問題となる場合がある。例えばスパッタリング 法などによって A1などの硬い金属の粒子が高速度で有機層に衝突した場合や、ブラ ズマ励起に伴う紫外線が照射されることなどによって、有機層がダメージを受け、発 光素子の品質が低下してしまう場合がある。
[0016] このように、有機層上に成膜を行う場合の例としては、例えば以下の場合がある。
[0017] 例えば、有機層と金属電極を用いた発光素子においては、有機層と電極の間の仕 事関数の差によって発光効率が低下してしまう場合がある。このような発光効率の低 下を抑制するために、有機層と電極の間（すなわち有機層上）に、例えば所定の金 属を含む層（例えば金属層、または金属化合物層など）を形成する場合がある。この ような、有機層と電極の間の仕事関数の差による発光効率の低下を抑制するための 層（以下仕事関数調整層とよぶ場合がある）を形成する場合、成膜方法 (例えばスパ ッタリング法）によっては有機層にダメージを与える場合がある。また、仕事関数調整 層を構成する材料によっては、スパッタリングのターゲット材料を構成することが困難 な材料もある。
[0018] 一方で、当該仕事関数調整層を従来の蒸着法で形成しょうとすると、先に説明した ように、大型基板への対応が困難であることなど、生産性が低下してしまう問題を解 決することが困難であった。
[0019] また、上記の特許文献 2には、成膜原料を蒸発または昇華させて輸送することによ り、成膜を行う成膜装置が開示されている。しかし、上記の特許文献 2には、発光層を 含む有機層上に成膜を行う上での問題や、その解決方法はなんら開示されていない 特許文献 1 :特開 2004— 225058号公報
特許文献 2 : US P 6849241号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0020] そこで、本発明では、上記の問題を解決した、新規で有用な成膜装置と、発光素子 の製造方法を提供することを統括的目的としている。 [0021] 本発明の具体的な第 1の課題は、良好な生産性で、発光素子の有機層上に金属 を含む層を形成することが可能な成膜装置を提供することである。
[0022] 本発明の具体的な第 2の課題は、第 1の電極と第 2の電極の間に発光層を含む有 機層が形成され、前記有機層と第 2の電極の間には仕事関数調整層が形成されて なる発光素子を、良好な生産性で製造する製造方法を提供することである。
課題を解決するための手段
[0023] 本発明の第 1の観点では、上記の課題を、被処理基板を保持する保持台を内部に 備えた処理容器と、金属を含む成膜原料を蒸発または昇華させて気体原料を生成 する、前記処理容器の外部に設置された気体原料生成部と、前記処理容器内に前 記気体原料を供給する気体原料供給部と、前記気体原料を前記気体原料生成部か ら前記気体原料供給部に輸送する輸送路と、を有し、前記被処理基板上の発光層 を含む有機層上に金属を含む層を形成するように構成されていることを特徴とする成 膜装置により、解決する。
[0024] 本発明の第 2の観点では、上記の課題を、発光層を含む有機層上に金属を含む層 を形成する第 1の成膜行程と、前記金属を含む層上に電極を形成する第 2の成膜行 程と、を有し、前記第 1の成膜行程では、成膜原料が蒸発または昇華されてなる気体 原料が、輸送路を介して前記有機層上に供給されることで成膜が行われることを特 徴とする発光素子の製造方法。により、解決する。
発明の効果
[0025] 本発明によれば、良好な生産性で、発光素子の有機層上に金属を含む層を形成 することが可能な成膜装置を提供することが可能となる。
[0026] また、第 1の電極と第 2の電極の間に発光層を含む有機層が形成され、前記有機 層と第 2の電極の間には仕事関数調整層が形成されてなる発光素子を、良好な生産 性で製造する製造方法を提供することが可能となる。
図面の簡単な説明
[0027] [図 1]従来の成膜装置を模式的に示した図である。
[図 2]実施例 1による成膜装置を模式的に示した図である。
[図 3]実施例 2による成膜装置を模式的に示した図である。 園 4]実施例 3による成膜装置を模式的に示した図である。
園 5A]実施例 4による発光素子の製造方法を示した図（その 1)である。 園 5B]実施例 4による発光素子の製造方法を示した図（その 1)である。
[図 5C]実施例 4による発光素子の製造方法を示した図（その 1)である。 園 5D]実施例 4による発光素子の製造方法を示した図（その 1)である。 園 5E]実施例 4による発光素子の製造方法を示した図（その 1)である。 園 5F]実施例 4による発光素子の製造方法を示した図（その 1)である。 園 5G]実施例 4による発光素子の製造方法を示した図（その 1)である。 符号の説明
100, 100A, 100B 成膜装置
101 , 101B 処理容器
102 保持台
103 移動レーノレ
104, 104 A 気体原料供給部
105, 105 A 原料供給部本体
106, 106 A 整流板
107, 107A フィルタ板
108 輸送路
109 気体原料生成部
110 原料保持容器 110
11 OA 成膜原料
111 加熱手段
112 キャリアガス供給ライン
200 スパッタリング成膜部
201 凹部
202A, 202B ターゲット
203 電源
204 ガス供給手段 205 ガス流路
206 ガス穴
207 ガス供給路
300 発光素子
301 基板
302 陽電極
303 引き出し腺
304 有機層
304A 仕事関数調整層
305 陰電極
306 保護膜
発明を実施するための最良の形態
[0029] 本発明に係る成膜装置は、成膜原料を蒸発または昇華させて被処理基板上に成 膜する成膜装置であって、前記被処理基板を保持する保持台を内部に備えた処理 容器と、前記成膜原料を蒸発または昇華させて気体原料を生成する、前記処理容器 の外部に設置された気体原料生成部と、前記処理容器内に前記気体原料を供給す る気体原料供給部と、前記気体原料を前記気体原料生成部から前記気体原料供給 部に輸送する輸送路と、を有し、前記成膜原料は金属材料を含み、前記被処理基板 上の発光層を含む有機層上に金属を含む層を形成するように構成されていることを 特徴としている。
[0030] 上記の成膜装置では、成膜原料が蒸発または昇華されて生成される気体原料が輸 送路を用いて輸送され、処理容器内の被処理基板近傍に供給される構造となってい る。このため、従来の蒸着装置と比較した場合に、気体原料を供給する方向の設定 の自由度が高ぐ被処理基板を保持する向きの制約が少なくなる特徴を有している。 このため、例えば被処理基板の成膜面を上とする（重力力 Sかかる方向に対して成膜 面を向けている）、いわゆるフェースアップの成膜が可能になり、大型基板への成膜 が容易となる効果を奏する。
[0031] また、気体原料を輸送する輸送路を有しているため、成膜原料を蒸発または昇華さ せる気体原料生成部と、蒸発または昇華して生成される気体原料を処理容器内に供 給する気体原料供給部を分離 (離間）して設置することが可能になっていることが、上 記の成膜装置の特徴である。
[0032] このため、例えば気体原料供給部を被処理基板や保持台に近づけた場合であつ ても、被処理基板や保持台が加熱の影響を受けに《なっている。したがって、気体 原料供給部と被処理基板を近づけて設置することが可能になる。したがって、被処理 基板以外の部分への成膜量が抑制され、原料の利用効率が良好となるとともに、メン テナンスの頻度が低くなり、生産性が良好となる効果を奏する。
[0033] 上記の成膜装置により、発光層を有する有機層上に、該有機層に対するダメージ を低減しながら、かつ良好な生産性で、金属を含む層（例えば仕事関数調整層など） を形成することが可能となる。
[0034] 次に、本発明の実施例について、図面に基づき具体的に説明する。
実施例 1
[0035] 図 2は、本発明の実施例 1による成膜装置 100を模式的に示した断面図である。
[0036] 図 2を参照するに、本実施例による成膜装置 100は、被処理基板 Wを保持する保 持台 102を内部に備えた処理容器 101を有している。前記処理容器 101の外側に は、成膜原料 110Aを内部に保持する気体原料生成部 109を有している。
[0037] 前記気体原料生成部 109は、前記成膜原料 110Aを、蒸発または昇華させて気体 原料を生成する。前記気体原料生成部 109で生成された気体原料は、前記気体原 料生成部 109に接続された輸送路 108内を介して、前記処理容器 101に設置され た気体原料供給部 104に輸送される。さらに、前記原料供給部 104に輸送された気 体原料は、前記処理容器 101内の前記被処理基板 Wの近傍へと供給され、被処理 基板 W上に成膜が行われる。
[0038] また、前記処理容器 101内は、例えば真空ポンプなどの排気手段（図示せず）に接 続された排気ライン 114より排気され、所定の減圧状態に保持することが可能に構成 されている。
[0039] 前記気体原料生成部 109は原料容器 110を有し、該原料容器 110の内部には、 液体または固体よりなる前記成膜原料 110Aが保持される。前記原料容器 110の外 側には、例えばヒータよりなる加熱手段 111が設置され、前記成膜原料 110Aを加熱 して蒸発または昇華させることが可能に構成されている。
[0040] また、前記原料容器 110には、例えば Arや Heなどの不活性ガスよりなるキャリアガ スを供給するキャリアガス供給ライン 112が接続されている。前記原料容器 110内で 生成された気体原料は、当該キャリアガスとともに前記輸送路 108、および前記気体 原料供給部 104を介して前記処理容器 101内に供給される。
[0041] 前記原料供給部 104は、前記輸送路 108が接続された、例えば円筒状または筐体 状の供給部本体 105を有し、その内部に当該輸送路 108を介して気体原料が供給 される構造になっている。
[0042] また、前記供給部本体 105の内部には、気体原料の流れを制御する整流板 106が 設置されている。当該整流板 106は、例えば複数のガス穴を有する多孔板よりなる。 前記整流板 106を設置することで、被処理基板 Wに対する気体原料の供給量の分 布の均一性が良好となる。また、このような整流板は、複数設けてもよい。
[0043] さらに、前記供給部本体 105の、被処理基板 Wに面する側には、例えば多孔質の 金属材料 (金属フィルタ）よりなるフィルタ板 107が設置されている。気体原料は当該 フィルタ板 107を介して前記処理容器 101内に供給される。このため、気体原料に含 まれるパーティクルが除去されて、成膜される膜の品質が良好となる効果を奏する。
[0044] また、前記保持台 102は、成膜 (気体原料の供給）に対応して移動可能に構成され ている。前記保持台 102は、前記処理容器 101の底面（前記気体原料供給部 104に 対向する側）に設置された、移動レール 103上を、平行に移動可能に構成されてい る。すなわち、成膜時に前記保持台 102が移動されることによって、被処理基板の面 内での成膜の均一性が良好になるように構成されてレ、る。
[0045] また、前記処理容器 101には、ゲートバルブ 113が設置される。前記ゲートバルブ 113は、例えば前記処理室 101が真空搬送室などの搬送手段（図示せず）に接続さ れる側に設置される。前記ゲートバルブ 113を開放することにより、被処理基板 Wの 前記処理容器 101内への搬入が、または被処理基板 Wの前記処理容器 101内から の搬出が可能になる。
[0046] 本実施例による成膜装置 100では、前記成膜原料 110Aが蒸発または昇華されて 生成される気体原料が前記輸送路 108を用レ、て輸送され、前記処理容器 101内の 被処理基板 W近傍に供給される構造となっている。このため、従来の蒸着装置と比 較した場合に、気体原料を供給する方向の設定の自由度が高い特徴を有している。 例えば、前記気体原料供給部 104を設置する場所や、または設置する向き (気体原 料が供給される方向）の自由度が高くなつている。
[0047] したがって、被処理基板 Wの向き、すなわち前記保持台 102を設置する場所ゃ設 置する向きの自由度が高くなる。このため、例えば被処理基板 Wの成膜面を上とする 、いわゆるフェースアップの成膜が可能になり、大型基板への成膜が容易となる効果 を奏する。
[0048] また、本実施例による成膜装置 100は、気体原料を前記気体原料生成部 109から 前記気体原料供給部 104まで輸送する輸送路 108を有している。このため、前記気 体原料生成部 109と、前記気体原料供給部 104とを分離 (離間）して設置することが 可能になっている。本実施例の場合、例えば、前記気体原料生成部 109は、前記処 理容器 101の外側に、前記気体原料供給部 104は、前記処理容器 101の開口部に 前記処理容器 101の内部（被処理基板）に面するように、それぞれ分離して設置され ている。
[0049] この結果、前記処理容器 101内において、前記被処理基板 W以外の部分への成 膜量が抑制され、原料の利用効率が良好となるとともに、必要とされるメンテナンスの 頻度が低くなり、成膜装置の生産性が良好となる効果を奏する。
[0050] 本実施例の成膜装置 100により、例えば、有機 EL素子などの、発光層を有する有 機層上に、良好な生産性で金属を含む層（例えば仕事関数調整層など)を形成する ことが可能となる。このような有機層上に成膜を行う場合は、例えば従来のスパッタリ ング法による成膜では有機層がダメージを受けやすい問題があった。一方で、上記 の成膜装置を用いると、有機層に与えるダメージを低減し、さらに良好な生産性で成 膜を行うことが可能になる。
[0051] また、このような発光層を有する発光素子は、例えば表示装置の大型化に伴って大 型基板を用いて製作されるようになってきてレ、る。このような発光素子の製造にぉレヽ ては、フェースアップ成膜への対応が可能である本実施例による成膜装置は、従来 の成膜装置に比べて良好な生産性を有してレ、る。
[0052] また、例えばボトムェミッションタイプの発光素子を製造する場合、上層に形成され る陰電極（トップ力ソード）を構成する材料は、発光の反射率が良好である材料を用 レ、ることが好ましぐ例えば、 Agを用いることが好ましい。
[0053] また、陰電極に Agを用いた場合には、発光層を含む有機層と電極との間に形成す る、発光効率の低下を抑制するための層（仕事関数調整層）として、 Liを用いることが 好ましい。
[0054] 例えば、 Liを成膜する場合、スパッタリング法による成膜では、有機層にダメージが はいる懸念があることに加えて、スパッタリングに用いるターゲット材料を形成すること が困難である問題がある。
[0055] Liは、例えば大気中に放置されると表面が変化（例えば窒化）しゃすぐ特に大型 のターゲット材料を形成したり、また輸送するなどの取り扱いが困難である問題を有し ている。このため、スパッタリング法によって、 Li層よりなる仕事関数調整層を形成す ることは困難であった。
[0056] また、従来の蒸着法により Liを成膜する場合には、成膜条件によっては特に処理 容器の内部 (被処理基板以外の部分）に成膜されてしまう量が多くなり、装置のメンテ ナンスに時間を要して生産性が低下してしまう場合があった。
[0057] 一方、本実施例による成膜装置 100では、有機 EL素子などの、 （有機)発光層を含 む有機層上に、 Li層よりなる仕事関数調整層を、有機層に与えるダメージを抑制しな 力 Sら良好な生産性で形成することが可能となっている。
[0058] また、本発明による成膜装置は、本実施例による成膜装置に限定されるものではな レ、。例えば、以下に示すように、様々に変形 ·変更することが可能である。
実施例 2
[0059] 図 3は、本発明の実施例 2による成膜装置を模式的に示す断面図である。ただし図 中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。また、特に説 明しない部分は実施例 1の場合と同様の構造'機能であるものとする。
[0060] 図 3を参照するに、本実施例による成膜装置 100Aは、実施例 1の気体原料供給部
104に相当する気体原料供給部 104Aが、前記保持台 102の移動方向に沿って複 数配列されるようにして設置されていることが特徴である。前記気体原料供給部 104 Aは、実施例 1の供給部本体 105、整流板 106、およびフィルタ板 107にそれぞれ相 当する、供給部本体 105A、整流板 106A、およびフィルタ板 107Aをそれぞれ有し ている。
[0061] 前記気体原料供給部 104Aは、その大きさ（前記保持台 102の移動方向に沿った 長さ）が前記気体原料供給部 104に比べて小さくなつている。そのため、前記気体原 料供給部 104Aは、前記保持台の移動方向に沿って複数配列することが可能になつ ている。したがって、成膜する膜厚や必要とされる成膜速度に対応して、複数の気体 原料供給部を設置することが可能になっている。
実施例 3
[0062] 図 4は、本発明の実施例 3による成膜装置を模式的に示す断面図である。ただし図 中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。また、特に説 明しない部分は実施例 1の場合と同様の構造'機能であるものとする。
[0063] 図 4を参照するに、本実施例による成膜装置 100Bは、実施例 1に示した構造に加 えてスパッタリング成膜部 200を備えており、さらにスパッタリング法による成膜を行う ことが可能に構成されている。
[0064] このため、例えば、本実施例による成膜装置 100Bでは、実施例 1で先に説明した 前記成膜原料 110Aを蒸発または昇華して行う成膜 (例えば仕事関数調整層の成膜 )に続いて、さらにスパッタリング法により行う成膜 (例えば該仕事関数調整層上の陰 電極の成膜）とを、例えば減圧雰囲気において連続的に実施可能となるように構成さ れている。
[0065] 前記スパッタリング成膜部 200は、処理容器 101B (実施例 1の処理容器 101に相 当）の凹部 201に略収納されるようにして、処理容器 101Bに設置されている。前記ス パッタリング成膜部 200には、それぞれに電圧が印加される、互いに対向する電圧印 カロターゲット 202A, 202Bと、該電圧印カロターゲット 202A、 202Bの間に、 f列えば Ar などの処理ガスを供給するガス供給手段 204が設置されている。当該処理ガスは、 当該電圧印加ターゲット 202A、 202Bに電源 203より電圧が印加されることでプラズ マ励起される。 [0066] 前記ガス供給手段 204は、前記基板保持台 102が移動する方向と略直交する方 向に延伸した構造を有し、前記電圧印加ターゲット 202A、 202Bを挟んで、前記基 板保持台 102と対向するように設置されている。
[0067] また、前記ガス供給手段 204は、内部にガス流路 205が形成された管状の中空構 造を有しており、該ガス流路 205には、前記処理容器 101Bの外部に設置されたガス 供給源（図示せず）からガス供給路 207を介して、例えば Arなどの処理ガスが供給さ れる。前記ガス流路 205に供給された処理ガスは、前記ガス供給手段 204に形成さ れた複数のガス穴 206から、前記電圧印加ターゲット 202A、 202Bの間の空間に供 給される構造になっている。
[0068] 前記成膜装置 100Bのスパッタリング成膜部 200を用いた成膜は、以下のようにし て行う。
[0069] まず、前記電圧印加ターゲット 202A、 202Bの間の空間に、前記ガス供給手段 20 4より、例えば Arなどのプラズマ励起のための処理ガスが供給される。ここで、前記電 圧印加ターゲット 202A、 202Bに、それぞれ、電源 203より電力が印加されることで、 当該空間にプラズマが励起され、 Arイオンが生成される。
[0070] このようにして生成された Arイオンにより、前記ターゲット 202A、 202Bがスパッタリ ングされることで、前記基板保持台 102に保持された被処理基板 W上に成膜が行わ れる。
[0071] 上記の成膜装置 100Bにおいては、被処理基板 Wが、プラズマが励起される空間（ 前記電圧印加ターゲット 202A、 202Bの間の空間）から離間しており、被処理基板 W力 プラズマ励起に伴う紫外線や、 Arイオンの衝突によるダメージの影響を受けに くい特徴がある。また、スパッタにより生成された成膜のための粒子は、前記ガス供給 手段 204から前記基板保持台 102に向力、う方向に形成される処理ガスの流れにより 輸送され、前記被処理基板 W上に到達する。
[0072] 本実施例による成膜装置 100Bによれば、実施例 1で先に説明した、前記成膜原 料 110Aを蒸発または昇華させて行う第 1の成膜と、前記スパッタリング成膜部 200を 用いたスパッタリング法による第 2の成膜とが、連続的に実施可能となる。この場合、 第 1の成膜後に、前記保持台 102が移動することで、前記被処理基板 Wが前記スパ ッタリング成膜部 200の直下に移動され、第 2の成膜が行われる。
[0073] このため、例えば、有機 EL素子などの、 （有機)発光層を含む有機層上に、仕事関 数調整層を形成する第 1の成膜行程と、該仕事関数調整層上に陰電極 (トップカソー ド）を形成する第 2の成膜行程とを、減圧雰囲気において連続的に実施可能になる。
[0074] 例えば、仕事関数調整層として Li層を形成した場合には、 Li層の表面状態の変化
(例えば窒化など）が問題となる場合がある。 Li層が、常圧の通常の空間に曝されると 、例えば表面が窒化して所望の電気特性が得られない場合がある。
[0075] 本実施例による成膜装置では、仕事関数調整層（例えば Li層）を形成した後に、減 圧空間内で、連続的に、例えば Agよりなる陰電極（トップ力ソード）を形成することが 可能である。このため、仕事関数調整層の窒化などの影響を効果的に抑制すること が可能になっている。
[0076] また、本実施例では、互いに対向する 2つのターゲットを用いてスパッタリング法に よる成膜を行う場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではな レ、。例えば、 1個のターゲットを用いて、通常のスパッタリング法による成膜を行っても よい。
実施例 4
[0077] 次に、上記の成膜装置を用いた、本発明の実施例 4による発光素子の製造方法に ついて、図 5A〜図 5Gに基づき、手順を追って説明する。ただし以下の図中では、 先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する場合がある。
[0078] まず、図 5Aに示す工程において、例えばガラスなどよりなる透明な基板 301上に、 ITOなどの透明な材料よりなる陽電極 302と、後の工程で形成される陰電極の引き 出し腺 303とが形成されてなる、いわゆる電極つきの基板を用意する。この場合、前 記陽電極 302 (前記引き出し腺 303)は、例えばスパッタリング法などにより形成され る。
[0079] また、前記基板 301には、例えば TFTなどの発光素子の発光を制御する制御素子 が組み込まれていても良い。例えば、本実施例により形成される発光素子を表示装 置に用いる場合には、画素ごとに、例えば TFTなどの制御用の素子が組み込まれる 場合が多い。 [0080] この場合、 TFTのソース電極と上記の陽電極 302が接続され、さらに TFTのゲート 電極とドレイン電極は、格子状に形成されたゲート線とドレイン線に接続され、画素ご との表示の制御が行われる。この場合、前記引き出し腺 303は、所定の制御回路（図 示せず）に接続される。このような表示装置の駆動回路は、アクティブマトリクス駆動 回路と呼ばれている。なお、本図では、このようなアクティブマトリクス駆動回路の図示 は省略している。
[0081] 次に、図 5Bに示す工程において、前記陽電極 302、前記引き出し腺 303、および 前記基板 301の上に、該記陽電極 302、該引き出し腺 303、および該基板 301の露 出部を覆うように、発光層（有機 EL層）を含む有機層 304を、蒸着法により形成する。
[0082] また、発光層での発光効率が良好となるように、当該発光層と前記陽電極 302との 間に、例えば、正孔輸送層，正孔注入層などを含むように有機層 304を形成してもよ レ、。また、当該正孔輸送層，正孔注入層は、そのいずれかが、またはその双方が省 略される構造であってもよレ、。
[0083] 同様に、発光層での発光効率が良好となるように、当該発光層と後の行程で形成さ れる陰電極 305との間に、例えば、電子輸送層，電子注入層などを含むように有機 層 304を形成してもよい。また、当該電子輸送層，電子注入層は、そのいずれかが、 またはその双方が省略される構造であってもよい。
[0084] 次に、図 5Cに示す行程において、実施例 1〜実施例 3に示したいずれかの成膜装 置を用いて、前記有機層 304上に、例えば Li層よりなる仕事関数調整層 304Aを、 例えばパターンマスクを用いてパターニングして形成する。例えば、実施例 1 (図 2) に示した成膜装置 100を用いて成膜を行う場合、以下のようにして行う。
[0085] まず、前記気体原料生成部 109において、例えば固体の Liよりなる成膜原料 110 Aが、前記加熱手段 111によって加熱されることにより昇華されて気体原料が生成さ れる。当該気体原料は、前記キャリアガス供給ライン 112から供給される、例えば Ar よりなるキャリアガスとともに、前記輸送路 108を介して前記気体原料供給部 104に 輸送される。
[0086] 前記気体原料供給部 104に輸送された気体原料は、前記フィルタ板 107から前記 処理容器 101内の前記被処理基板 W (基板 301に相当）近傍に供給される。ここで、 当該被処理基板 W (基板 301)上に形成された、前記有機層 304上に、 Li層よりなる 仕事関数調整層 304Aが形成される。
[0087] 次に、図 5Dに示す工程において、前記有機層 304上に、例えば Agよりなる陰電 極 305を、例えばパターンマスクを用いたスパッタリングにより、パターユングして形成 する。
[0088] 例えば、図 5C〜図 5Dの工程を、例えば実施例 3 (図 4)に示した成膜装置 100Bを 用いて行うと、先に説明したように、仕事関数調整層（例えば Li層） 304Aを形成した 後に、減圧空間内で、連続的に、例えば Agよりなる陰電極 305を形成することが可 能であるため、仕事関数調整層 304Aの窒化などの影響を効果的に抑制することが 可能になり、好適である。
[0089] 次に、図 5Eに示す工程において、図 5Dに示した工程において形成された、パタ 一ユングされた前記陰電極 305をマスクにして、例えばプラズマエッチングにより、前 記有機層 304のエッチングを行って、当該有機層 304のパターニングを行う。このェ 程において、前記有機層 304の剥離が必要な領域 (例えば前記引き出し腺 303上 や、その他発光層が不要な領域）がエッチングにより除去され、該有機層 304のパタ 一二ングが行われる。
[0090] このように、有機層のパターニングを、陰電極 305をマスクにしたエッチングにより行 うと、有機層をマスク蒸着法によってパターニングすることに起因する様々な問題を 回避することができる。例えば、蒸着時のマスクの温度上昇によるマスク変形に起因 する、蒸着膜 (有機層 304)のパターユング精度の低下の問題を回避することができ 、好適である。また、マスクの装着、脱着に起因するパーティクルの発生を抑制するこ とが可能となり、好ましい。
[0091] 次に、図 5Fに示す工程において、前記陰電極 305と前記引き出し線 303を電気的 に接続する接続腺 305aを、例えばパターンマスクを用いたスパッタリングにより、パタ 一ユングして形成する。
[0092] 次に、図 5Gに示す工程において、前記陽電極 302の一部、前記引き出し腺 303 の一部、前記有機層 304、前記陰電極 305、および前記接続腺 305aを覆うように、 例えば窒化シリコン（SiN)よりなる絶縁性の保護膜 306を、パターンマスクを用いた C VD法により、前記基板 301上に形成する。
[0093] このようにして、前記基板 301上に、前記陽電極 302と前記陰電極 305の間に前記 有機層 304が形成され、さらに前記有機層 304と前記陰電極 305の間に仕事関数 調整層 304Aが形成されてなる発光素子 300を形成することができる。上記の発光 素子 300は、有機 EL素子と呼ばれる場合がある。
[0094] 前記発光素子 300は、前記陽電極 302と前記陰電極 305の間に電圧が印加され ることで、前記有機層 304に含まれる発光層に、前記陽電極 302から正孔が、前記 陰電極 305から電子が注入されてそれらが再結合され、発光する構造になっている
[0095] 当該発光層は、例えば、多環芳香族炭化水素、ヘテロ芳香族化合物、有機金属錯 体化合物等の材料を用いて形成することが可能である。
[0096] 例えば、前記発光層は、例えば、ホスト材料にアルミノキノリノール錯体 (Alq3)、ド 一ピング材にはルブレンを用いて形成することができる力 これに限定されず、様々 な材料を用いて形成することが可能である。
[0097] 例えば、前記陽電極 302の厚さは lOOnm乃至 200nm、前記有機層 303の厚さは
50nm乃至 200nm、前記陰電極 304の厚さは 50nm乃至 300nm、前記仕事関数 調整層 304Aの厚さは、 0. lm乃至 10nmに形成される。
[0098] また、例えば、前記発光素子 300は、表示装置 (有機 EL表示装置)や、面発光素 子（照明 ·光源など）に適用することができるが、これらに限定されるものではなぐ様 々な電子機器に用いることが可能である。
[0099] 上記に説明した、本実施例による発光素子の製造方法を用いれば、良好な生産性 で前記発光素子 300を製造することが可能である。
[0100] 例えば、上記の図 5Cの工程では、成膜原料が蒸発または昇華されてなる気体原 料が、輸送路を介して前記有機層 304上に供給されることで前記仕事関数調整層 3
04Aの成膜が行われるため、実施例 1に記載した効果を奏する。
[0101] 例えば、上記の製造方法では、気体原料を供給する方向の設定の自由度が高ぐ 被処理基板を保持する向きの制約が少なくなつて、いわゆるフェースアップの成膜が 可能になり、大型基板への成膜が容易となる効果を奏する。 [0102] また、被処理基板以外の部分への成膜量が抑制され、原料の利用効率が良好とな るとともに、成膜装置のメンテナンスの頻度が低くなり、生産性が良好となる効果を奏 する。
[0103] また、上記の製造方法では、従来のスパッタリング法による形成が困難であった Li 層よりなる仕事関数調整層を、有機層に与えるダメージの影響を抑制しながら、さら に良好な生産性で有機層上に形成することが可能になっている。
[0104] 以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施 例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内におレ、て様々な変 形-変更が可能である。
産業上の利用可能性
[0105] 本発明によれば、良好な生産性で、発光素子の有機層上に金属を含む層を形成 することが可能な成膜装置を提供することが可能となる。
[0106] また、第 1の電極と第 2の電極の間に発光層を含む有機層が形成され、前記有機 層と第 2の電極の間には仕事関数調整層が形成されてなる発光素子を、良好な生産 性で製造する製造方法を提供することが可能となる。
[0107] 本国際出願は、 2006年 2月 22日に出願した日本国特許出願 2006— 045343号 に基づく優先権を主張するものであり、 2006— 045343号の全内容を本国際出願 に援用する。

Claims

請求の範囲
[1] 被処理基板を保持する保持台を内部に備えた処理容器と、
金属を含む成膜原料を蒸発または昇華させて気体原料を生成する、前記処理容 器の外部に設置された気体原料生成部と、
前記処理容器内に前記気体原料を供給する気体原料供給部と、
前記気体原料を前記気体原料生成部から前記気体原料供給部に輸送する輸送 路と、を有し、
前記被処理基板上の発光層を含む有機層上に金属を含む層を形成するように構 成されてレヽることを特徴とする成膜装置。
[2] 前記金属を含む層は、前記有機層と該有機層に電圧を印加する電極との間に形 成される、仕事関数調整層であることを特徴とする請求項 1記載の成膜装置。
[3] 前記金属を含む層は、 Li層であることを特徴とする請求項 1記載の成膜装置。
[4] 前記電極は、 Agよりなることを特徴とする請求項 1記載の成膜装置。
[5] 前記保持台が成膜に対応して前記被処理基板に対して相対的に移動するよう構 成されていることを特徴とする請求項 1記載の成膜装置。
[6] 前記気体原料供給部は、複数配列されることを特徴とする請求項 1記載の成膜装 置。
[7] 電圧が印加される電圧印加ターゲットと、処理ガスの供給手段とをさらに有し、 前記処理ガスをプラズマ励起することで、スパッタリング法により成膜を行うことが可 能に構成されていることを特徴とする請求項 1記載の成膜装置。
[8] 前記電圧印加ターゲットは、互いに対向する、第 1の電圧印加ターゲットと第 2の電 圧印加ターゲットとを含むことを特徴とする請求項 7記載の成膜装置。
[9] 前記成膜原料を蒸発または昇華させて行う第 1の成膜と、前記スパッタリング法によ る第 2の成膜とが、連続的に実施可能に構成されていることを特徴とする請求項 7記 載の成膜装置。
[10] 発光層を含む有機層上に金属を含む層を形成する第 1の成膜行程と、
前記金属を含む層上に電極を形成する第 2の成膜行程と、を有し、
前記第 1の成膜行程では、成膜原料が蒸発または昇華されてなる気体原料が、輸 送路を介して前記有機層上に供給されることで成膜が行われることを特徴とする発光 素子の製造方法。
[11] 前記金属を含む層は、 Li層であることを特徴とする請求項 10記載の発光素子の製 造方法。
[12] 前記電極は、 Agよりなることを特徴とする請求項 10記載の発光素子の製造方法。
[13] 前記第 2の成膜行程では、互いに対向する 2つのターゲットを用いたスパッタリング 法により、前記電極を形成することを特徴とする請求項 10記載の発光素子の製造方 法。
[14] 前記電極をマスクにして、前記有機層をエッチングするエッチング行程をさらに有 することを特徴とする請求項 10記載の発光素子の製造方法。
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