説明

成膜装置および発光素子の製造方法

【課題】生産性が良好となるように、発光素子の有機層上に金属層を形成することが可能な成膜装置を提供する。
【解決手段】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。

【発明の詳細な説明】
【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ロ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、ITOよりなる陽電極がパターニ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Al(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、いわゆるトップカ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。
【特許文献1】特開2004−225058号公報
【特許文献2】USP 6849241号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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っ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って、生産性が低下してしまう問題が生じる場合があった。
【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や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がある。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く、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っ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Al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、プ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ようとすると、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。
【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】
本発明は、上記の課題を、請求項1に記載したように、
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、また、
請求項2に記載したように、
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記載の成膜装置により、また、
請求項3に記載したように、
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または2記載の成膜装置により、また、
請求項4に記載したように、
前記電極は、Agよりなることを特徴とする請求項1乃至3のうち、いずれか1項記載の成膜装置により、また、
請求項5に記載したように、
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乃至4のうち、いずれか1項記載の成膜装置により、また、
請求項6に記載したように、
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乃至5のうち、いずれか1項記載の成膜装置により、また、
請求項7に記載したように、
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乃至6のうち、いずれか1項記載の成膜装置により、また、
請求項8に記載したように、
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記載の成膜装置により、また、
請求項9に記載したように、
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または8記載の成膜装置により、また、
請求項10に記載したように、
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、また、
請求項11に記載したように、
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により、また、
請求項12に記載したように、
前記電極は、Agよりなることを特徴とする請求項10または11記載の発光素子の製造方法により、また、
請求項13に記載したように、
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乃至12のうち、いずれか1項記載の発光素子の製造方法により、また、
請求項14に記載したように、
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乃至13のうち、いずれか1項記載の発光素子の製造方法により、解決する。
【発明の効果】
【0024】
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。
【0025】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
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。
【0027】
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く、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(重力が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。
【0028】
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。
【0029】
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っても、被処理基板や保持台が加熱の影響を受けにくくなっている。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。
【0030】
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。
【0031】
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】
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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いる。
【0042】
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。
【0043】
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を用いて輸送され、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)の自由度が高くなっている。
【0044】
したがって、被処理基板Wの向き、すなわち前記保持台102を設置する場所や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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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いる。このような発光素子の製造においては、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いる。
【0049】
また、例えばボトムエ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(トップカソード)を構成する材料は、発光の反射率が良好である材料を用いることが好ましく、例えば、Agを用いることが好ましい。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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)しやすく、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。
【0053】
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。
【0054】
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がら良好な生産性で形成することが可能となっている。
【0055】
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い。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】
【0056】
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。
【0057】
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104A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。
【0058】
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に比べて小さくなっている。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っている。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】
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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加ターゲット202A,202Bと、該電圧印加ターゲット202A、202Bの間に、例えば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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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204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。
【0067】
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。
【0068】
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が、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に向か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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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(トップカソード)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。
【0073】
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い。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】
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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を形成してもよい。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い。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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110A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。
【0083】
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。
【0084】
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、パターニングして形成する。
【0085】
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。
【0086】
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、パターニ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。この工程において、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のパターニングが行われる。
【0087】
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)のパターニ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。
【0088】
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、パターニングして形成する。
【0089】
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CVD法により、前記基板301上に形成する。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
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。
【0093】
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)、ドーピング材にはルブレンを用いて形成することができるが、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。
【0094】
例えば、前記陽電極302の厚さは100nm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、0.1m乃至10nmに形成される。
【0095】
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く、様々な電子機器に用いることが可能である。
【0096】
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。
【0097】
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304A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。
【0098】
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く、被処理基板を保持する向きの制約が少なくなって、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。
【0099】
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。
【0100】
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。
【0101】
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いて様々な変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0102】
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。
【0103】
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】
【0104】
【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。
【図4】実施例3による成膜装置を模式的に示した図である。
【図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。
【図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。
【図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。
【図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。
【図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。
【図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】
【0105】
100,100A,100B 成膜装置
101,101B 処理容器
102 保持台
103 移動レール
104,104A 気体原料供給部
105,105A 原料供給部本体
106,106A 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
110A 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

【特許請求の範囲】
【請求項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いることを特徴とする成膜装置。
【請求項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。
【請求項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または2記載の成膜装置。
【請求項4】
前記電極は、Agよりなることを特徴とする請求項1乃至3のうち、いずれか1項記載の成膜装置。
【請求項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乃至4のうち、いずれか1項記載の成膜装置。
【請求項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乃至5のうち、いずれか1項記載の成膜装置。
【請求項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乃至6のうち、いずれか1項記載の成膜装置。
【請求項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。
【請求項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または8記載の成膜装置。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項12】
前記電極は、Agよりなることを特徴とする請求項10または11記載の発光素子の製造方法。
【請求項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乃至12のうち、いずれか1項記載の発光素子の製造方法。
【請求項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乃至13のうち、いずれか1項記載の発光素子の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5A】
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【図5B】
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【図5C】
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【図5D】
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【図5E】
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【図5F】
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【図5G】
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【公開番号】特開2007−227086(P2007−227086A)
【公開日】平成19年9月6日(2007.9.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−45343(P2006−45343)
【出願日】平成18年2月22日(2006.2.22)
【出願人】(000219967)東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Fターム(参考)】